To był koszmar. Lody skuwały Ziemię od bieguna do bieguna. Średnia temperatura na powierzchni wynosiła 50 stopni poniżej zera. Najcieplej było na równiku – mniej więcej tak jak dziś na Antarktydzie. Ten stan globalnej epoki lodowcowej naukowcy nazwali Ziemią-śnieżką (snowball Earth). Po raz pierwszy terminu tego użył w 1992 r. Joe Kirschvink, geochemik z California Institute of Technology. Zajmował się badaniem bogatych w żelazo osadów, nazywanych żelazistymi formacjami wstęgowymi, które powstały ok. 850– –635 mln lat temu. Według hipotezy Ziemi-śnieżki przyczyną ich utworzenia się było właśnie globalne zlodowacenie. Gdy bowiem morza całkowicie zamarzały, w wodzie spadała zawartość tlenu. Nie mogło się z nim łączyć żelazo, pochodzące z wietrzejących lądowych i podmorskich skał. Stężenie metalu w morzach osiągało bardzo wysoki poziom. I gdy epoka lodowcowa skończyła się, a powierzchnia oceanów rozmarzła, żelazo weszło w kontakt z powietrzem, tworząc tlenki, które opadły na dno, formując charakterystyczne osady.

Na podstawie badań różnych osadów polodowcowych (np. glinu), naukowcy zidentyfikowali dotychczas trzy okresy, w których Ziemia zamieniła się w kulę lodu. Najstarszy miał miejsce około 2,2 mld lat temu, czyli prawie w połowie dotychczasowej historii naszej planety (liczącej w sumie 4,5 mld lat). Dowodem potwierdzającym jego istnienie są skały z południowej Afryki. A znajdowały się one wówczas blisko równika! Tak przynajmniej twierdzą badacze, którzy analizowali dane paleomagnetyczne, czyli uwzględniające zmiany w położeniu biegunów magnetycznych Ziemi.

Kolejne wielkie zlodowacenie nadeszło ok. 710 mln lat temu. To właśnie ono pozostawiło po sobie badane przez Kirschvinka specyficzne żelaziste formacje, które można dziś spotkać w wielu miejscach świata. Ostatni znany wielki chłód w historii Ziemi nadszedł, według najnowszych ustaleń, nie wcześniej niż 663 mln lat temu, a zakończył się 635 mln lat temu. Związane z nim osady można znaleźć wszędzie, ale najlepiej znane i przebadane są m.in. te z południowej Australii. Niestety, nie wiadomo dokładnie, jak długo Ziemia była wtedy skuta lodem – według różnych szacunków trwało to 6–12 mln lat. Niektórzy badacze sądzą też, że nasza planeta zamieniła się w lodową kulę więcej niż trzy razy – np. 2,9 mld lat temu czy 580 mln lat temu. Na razie nie ma jednak na to wystarczających dowodów.

Dlaczego jednak Ziemia zamarzała? Także w tej kwestii naukowcom trudno dojść do porozumienia. Wydaje się, że bezpośrednią przyczyną tego zjawiska był spadek ilości gazów cieplarnianych w ziemskiej atmosferze – dwutlenku węgla oraz metanu. Ich brak powodował coraz większe ochłodzenie klimatu i zwiększanie się zamarzniętej powierzchni oceanów. Najpierw lód pojawił się w okolicy biegunów, a gdy doszedł do mniej więcej trzydziestego równoleżnika, było go już tak dużo, że zaczął odbijać większość docierającego do Ziemi światła słonecznego. Z tego powodu stało się jeszcze zimniej i woda zaczęła zamarzać nawet w okolicach równika. Nie ma jednak wśród naukowców zgody w kwestii, co doprowadziło do tak dużego ubytku gazów cieplarnianych.

Cokolwiek to było – zagroziło całemu ówczesnemu ziemskiemu życiu. Nawet organizmy jednokomórkowe potrzebują przecież do życia płynnej wody. W okresach Ziemi-śnieżki drobnoustroje dramatycznie walczyły o przetrwanie. Te, które potrafią obyć się bez światła słonecznego, mogły się uchować w pobliżu położonych na dnie morza ujść wód geotermalnych. Natomiast organizmy wykorzystujące fotosyntezę do pozyskiwania energii kryły się, być może, w szparach pomiędzy płytami lodu. A według modeli klimatycznych Dave’a Pollarda i Jima Kastinga z Pennsylvania State University, w strefie równikowej Ziemi- śnieżki istniał pas szerokości mniej więcej 2 tys. kilometrów, na którym grubość zamarzniętej tafli wody nie przekraczała dwóch metrów. Oznacza to, że poniżej, tuż pod lodem, było wystarczająco dużo światła, by zachodziła fotosynteza.

Na szczęście każda z globalnych epok lodowcowych się kończyła. Było to możliwe m.in. dzięki nieustannej aktywności wulkanów, które uwalniały do atmosfery spore ilości dwutlenku węgla. Zazwyczaj gaz ten rozpuszcza się w oceanach, ale wtedy nie mógł, bo były one pokryte lodem. Kiedy w końcu zamarznięta woda zaczęła się topić, uwolnione oceany – zamiast odbijać – zaczęły pochłaniać energię słoneczną. Według teorii opublikowanej w zeszłym roku w „Nature” przez uczonych z University of California, do atmosfery uwolniły się wówczas ogromne ilości metanu, uwięzionego wcześniej pod lodem. Ponieważ jest to bardzo „mocny” gaz cieplarniany, Ziemia gwałtownie się ogrzała. A śnieżka odeszła w przeszłość – przynajmniej na pewien czas. Zawsze może przecież wrócić.