现在很难想象，但是在地球历史上的某些时候，冰覆盖了整个星球。佐治亚州埃默里大学牛津学院(Oxford College of Emory University)的环境科学家兼助理教授梅丽莎·哈格(Melissa Hage)说，这个被称为“雪球地球”(snowball Earth)的冻土环境“非常恶劣，地球的整个表面，从一极到另一极，包括海洋，都完全冻结了”。
根据加州大学古生物博物馆的说法，1840年，瑞士自然科学家路易斯·阿加西(Louis Agassiz)是最早承认并提供证据证明地球曾经历冰河时代的人之一。美国地质学家约瑟夫·基什温克(Joseph Kirschvink)后来在1992年的一本教科书中创造了“雪球地球”一词。Kirschvink的工作是基于Agassiz和其他人提供的证据。
科学家们认为，三到四个严重的冰河时代发生在7.5亿到5.8亿年前，几乎或全部地表都被冻结了，这可能是因为地球的陆地块都位于或靠近赤道，这导致了风化作用的增强。风化作用是指风和降水分解地球表面的岩石和矿物。这一过程导致大气中二氧化碳含量的降低，从而使更多的热量从地表散发到太空，使地球降温。
Hage说:“大陆风化作用的增加导致大气中二氧化碳的减少，从而导致全球变冷。”“一旦极地海洋开始结冰，更多的阳光被反射到白色的表面，温度就会被放大。”
通常，在大陆上形成的冰，如冰盖，会减缓风化作用，并使大气中的二氧化碳水平和温度上升。然而，数亿年前，地球上所有的陆地都位于赤道。哈格说，由于两极没有陆地，无法形成冰原，风化和冷却循环也没有得到控制，地球陷入了深度冻结。
科学家们估计，在这些冰河时代，全球平均气温下降到零下58华氏度(零下50摄氏度)，每个冰期大约持续1000万年。由于水无法从冰雪覆盖的海洋中蒸发，水循环(水在大气、陆地和海洋之间流动)就停止了。
然而，关于地球是完全冰冻的固体，还是赤道上仍然有大片的泥状物质或开阔的水域，阳光可以进入水中，让一些生物得以存活，仍存在一些争论。达特茅斯大学(Dartmouth University)的美国地质学家理查德•考恩(Richard Cowen)在2000年提出了这种“泥球地球”假说。
强烈的冰河时代最终消失了。科学家们认为，在整个冰河时代，火山不断向大气中释放二氧化碳，最终使地球变暖到足以恢复水循环的程度。
Hage说，不断增加的温室气体(水蒸气和二氧化碳)保留了地球表面的热量，最终导致了失控的升温，在短短几百年内将全球平均气温提高到122华氏度(50摄氏度)。这反过来又导致了大陆风化作用的增加，这有助于减少大气中二氧化碳的含量，并使气温下降。
哈格说，一种被称为米兰科维奇周期的现象也在冰河时代的兴衰过程中发挥了作用。三个周期以Mulutin Milanković,塞尔维亚的天文学家,他提供的证据表明气候变化与改变地球表面的太阳能接收基于地球的位置。这些周期指的是地球绕太阳公转轨道形状的微小变化、行星轴线的倾斜以及地球自转时在轴线上晃动的程度。
根据加利福尼亚大学古生物博物馆的说法，随着地球变暖并从冰冻状态中苏醒过来，一次巨大的生命爆炸发生了，被称为寒武纪大爆炸。这是化石记录中已知的最早的一个时期，在这个时期，主要的动物群体出现在一个非常短的地质时期(大约4000万年)。
我们将来会看到另一个雪球地球吗?Hage认为，这是不可能的，因为大陆的方向是分散的。
她说:“即使是在极端的冬天，大陆冰盖也会形成，这将阻止大陆的风化作用，并允许二氧化碳在大气中积聚，导致气候变暖，而不是失控的冻结。”
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