“雪球地球”即全球冰冻现象，是20世纪90年代初美国科学家约瑟夫·科什文克提出的概念，它在地球历史中至少出现过3次。雪球地球是地质史上的一个名词。指的是地球表面从两极到赤道全部被结成冰，地球被冰雪覆盖，变成一个大雪球。
简介
通过对于地质沉积物以及其他地质证据的研究，多年以来科学家一直认为8亿到5.5亿年之间地球一直处于完全冰冻状态。
地球上曾经出现了两次最著名的
冰期。一次是发生在大约100万年前的更新世，当时人类刚刚开始进化，因为地球围绕
太阳的公转轨道出现变化，整个
北大西洋沿岸的
大陆边缘都铺上了厚厚的冰层。另一次则是大概21000年前，
北美和欧洲的大部分地区被厚达2公里的冰层覆盖，并且导致海平面下降了120米之多，这次5亿年以来最残酷的冰期至少影响了地球表面30%的地区。
但是这两次冰期，都没有发生在8亿—5.5亿年之间的全球性冰期事件来的更戏剧和更残酷。在很久之
前发生的雪球地球事件使得整个地球被冻成一个大雪球，导致无数
物种灭绝。
研究历史
形成研究
1964年，
剑桥大学的B.W.
Harland最早对全球范围内
新元古代（大概8亿—5.5亿年前）的冰期沉积物做了研究，他提出在全世界各个大洲都有8亿—5.5亿年前的
冰期沉积物。
同时，他通过简单的地磁学分析指出，当时这些大洲其实并没有被海洋分开，而是在
赤道附近汇聚成一整块巨大的大陆。
而在当时，板块漂移学说也才慢慢被接受。而且由于
分析手段缺乏，加上数据有限，所以B.W. Harland的说法并没有明确的得到广泛地证实，更没有人能解释，冰期沉积怎么到了赤道附近。
地质研究
在随后的二三十年里面，通过科学家在
海洋生物学、
地球化学等领域的进一步努力，获得了不少新的进展。
1987年，
加州理工学院的J.L. Kirschvink等研究了
澳大利亚的一块
新元古代的
粉砂岩之后，证实了它是属于当时沉积在赤道附近的浅海环境，确凿地说明了冰川曾经到达了赤道附近，而且这个研究成果也被后来的研究反复检测所证实，其中就包括随着
古地磁学的发展。
D.A.D. Evans等人在2000年研究了这个时期（8亿—5.5亿年前）各个大陆的
冰川沉积地层学、地质年代学、古地磁学后指出，许多
冰期沉积的杂砾岩出现在南北纬10°以内，甚至没有超过60°的。
1992年，J.L. Kirschvink首先提出在
新元古代（8亿—5.5亿年前）曾经出现过几次“雪球地球”事件。可以想象，赤道附近都结冰了，那么整个地球还不冻的严严实实，成为一个“雪球”？
假说研究
8亿年前地球上的大陆并不是分离的，而是在赤道附近连在一起，我们称为罗迪尼亚超大陆。
罗迪尼亚超大陆因为一次著名的”
超级地幔柱“的
火山活动分裂了，形成几个小的陆地，这个就使得陆地的海岸线增加了很多；海岸线的增加带来两个后果：一个是生物在岸边的活动增加，
光合作用的加强导致大量CO2被吸收，二个是同样增加了大陆的硅酸岩风化，而吸收了不少CO2，这两个结果导致大气的CO2迅速减少，“温室”变“
冰室”，产生巨大的冰雪覆盖，进而产生了失控的反照率事件，而最终形成了“雪球”。
经过计算，当时
冰盖有1公里厚，推进到赤道附近，地球温度下降到零下50°C左右。因为被冰雪埋藏，光合作用和大陆的硅酸岩
风化作用都被终止，但是地球的火山活动还在继续，向外释放了大量的CO2。经过长达1000万年的积累，这些CO2终于足够强大，形成“
温室效应”，从而迅速融化了“雪球地球”，在融化的时候整个海洋温度能够达到50°C以上。
解冻研究
美国
加州理工学院研究小组还证明了一个机制，借助这一机制，地球才能摆脱“雪球地球”。在变成“雪球地球”后大约几千万年里，地球的
二氧化碳积聚到一定程度，闪耀的亮白色冰层能反映太阳光线和热量，因此雪球在2亿年间一直处于像冰冻的雪球。
最终，由
火山喷发出的
二氧化碳温室气体进入空气中，由此地球气候逐渐转暖，厚厚的冰层也慢慢融化。
温室效应再一次发生了，地球温度又逐渐升高，冰层融化，生命重返地球。研究小组的科学家认为，如果
地球环境继续恶化，地球有可能再次成为“雪球”，地球上的生物将面临被再次毁灭的危险。
消融研究
2023年9月，中国科学技术大学沈延安课题组在中国华南等地进行系统研究，首次提出“冰层消融诱发大规模火山喷发”等地球与生命演化新机制，对探索现代极端气候变化和地球宜居性具有重要启示意义。9月7日，国际知名学术期刊《科学·进展》发表了这项研究成果。
提出假说
冰室效应说
最早提出“雪球地球”理论的美国加州理工学院研究小组发现，使早期地球变成雪球的罪魁祸首很可能只是一种细菌，它释放出的氧气破坏了可使地球保持温暖的关键气体——
甲烷。
科学家推测，在23亿年前，一种叫
蓝菌或
蓝绿藻的细菌突然发育出分解水及释放氧气的能力，大量的氧气使当时大气中丰富的温室气体甲烷很不稳定。在至少10万年的时间内，
温室效应被破坏，地球没有了甲烷，全球温度下降到零下50
摄氏度。地球进入
冰河期后变得十分寒冷，赤道海洋被大约1.6千米厚的冰层覆盖，大量
生物死亡，只有转入地下或在热温泉中的生物才能得以生存下来。
泥泞地球说
对于雪球地球观点的最早争辩始于1989年，之后持反对观点的科学家对此进行了更加猛烈的攻击，其中最具
代表性的就是加拿大
多伦多大学的三位物理学家。2008年4月，他们设计了一种新
原生代末期
二氧化碳计算机模拟，新原生代末期是海洋氧气生成的重要时期。
这三位物理学家指出，计算机模拟显示，持续的寒冷气温将使大气中的氧气散布到海洋底部，通过光合作用进而转化成为富含
溶解有机碳的地质层，最终形成
二氧化碳气体。这些二氧化碳气体将从海洋中释放回到
大气层中，通过
温室气体效应加热大气层空气，在地球冰冻冷却循环周期之前，诱导海洋冰层逐渐融化、
冰河逐渐缩小。
换句话讲，地球在8.5亿—5.5亿年前的
成冰纪并不是一个冰冻的雪球，当时的地球很可能是气候温和、土壤泥泞，
热带地区的海水处于非冰冻状态，海水可以与阳光进行充足的光合作用。这个时期并没有大量
火山喷发的二氧化碳气体，也没有持续冰冻上亿年。
阳光阻隔说
科学家认为“雪球地球”时期的
火山喷发向大气层释放了大量硫颗粒，阻滞阳光照射大地，从而使地球温度下降。地质科学家麦克唐纳指出，这意味着调查这种
地球历史的“
自然实验”十分重要：“这会告诉我们远比电脑模型更多的东西。”
反射学说
J.L. Kirschvink认为，当时在中高纬度的反照率是很高的，形成大量冰川，然后
海平面下降，导致了陆地面积增加，陆地增加进一步增加了地球的反照率；同时，热带地区大陆增加有利于硅酸岩风化，有利于大气中的CO2埋藏，加强了“
冰室效应”。这两个因素的不断影响，导致了地球不断变冷，从而形成一个“雪球”。在形成“雪球”之后，因为地球的
火山作用，不断释放出CO2等温室气体，经过长期积累，这些气体终于足够强大，产生了巨大的“
温室效应”，地球温度升高，所以又融化了。
研究证据
美国
哈佛大学地球学家弗朗西斯·麦克唐纳和同事对夹在
冰川沉积物之间的
加拿大火山岩进行了研究。科学家可以通过冰川融化留下的残骸以及因冰川活动而变形的
沉淀物，确定这种冰川沉积物，褐红色的
冰河时代沉积物证明这块加拿大火山岩曾在“雪球地球”时代被冰雪覆盖。
麦克唐纳的研究小组利用极为精确的铀-铅放射性年代测定法认定火山岩和冰川沉积物是在大约7.16亿年前沉淀的。接下来，研究人员将自己的发现与以前一系列研究结果进行了对比，那些研究发现火山岩是在加拿大处于赤道附近时形成的。随着时间的推移，
地球构造板块的活动驱使火山岩向北移动，到了加拿大
育空地区和
西北地区。
通过对
前寒武纪全球冰川沉积物的磁性矿物的测量，指出8-5.5亿年之间，有一次大规模的“雪球地球”事件，以及在’雪地球‘事件之间的暖期。在此之前的一次，发生在24.5-22.2亿年前。
之前科学家所认为的雪球地球时期是地球形成期中冷冻最长、最深的时期，其证据来源于海洋深层沉淀物。科学家曾对地质层进行了
碳13（
C13）
同位素的测定，碳13同位素是植物通过光合作用的沉积物质，可有力地说明当时地球的气候状况。他们发现在
成冰纪的上层和下层富含大量的碳13同位素，也就是说在成冰纪时期处于
地球生物低潮期。联系其他强烈的冰冻作用，科学家认为成冰纪时期地球完全处于冰冻状态，厚厚冰层覆盖着海洋并蔓延至热带地区，甚至还到达了赤道。
这个学说的主要证据，是发现
碳酸盐沉积物，这种典型的
低纬度沉积物堆积在冰川沉积物之上；况且海洋中出现沉积铁矿层，表明缺氧的环境也与冰川事件相吻合。’雪地球‘事件的成因还很不清楚，但认为与当时大陆聚集在热带地区有关，因此增加地球反射的阳光，使
全球变冷。
麦克唐纳称，围绕“雪球地球”还有许多谜团尚未解开，例如，仅凭借一个冰封的赤道，科学家无法确定当时地球上冰雪覆盖的程度。地球可能一直处于完全的“深度冰冻”状态，或者可能只是受制于不断活动的冰川和冰山，或是介于两者之间的冰体。
事实上，连“雪球地球”这一名称可能同样需要重新考虑。麦克唐纳说，地球可能不是“一个白球，而更有可能是一个
泥球”。由于向外喷射灰烬的火山经常爆发，可能使得地球表面“布满灰尘”。
生命进化
据麦克唐纳介绍，在“雪球地球”时期，部分物种存活下来，进化成了新的物种。“雪球地球”具有开放水域的
避难所，或至少是冰层裂缝，例如
南极冰层下面就有生命存在，使得地球生命得以在冰封中延续。
生命在冰封中幸存有如下几种可能：
1、深海地热口附近；
2、生命可以采取类似孢子休眠的方式来度过冰封期；
3、在低纬度
冰原岛峰地区，
火山作用和阳光辐射可能会在白天融化部分冰，产生临时
水洼；
4、冰层之下，类似于“矿物质代谢”
生态系统可以提供
避风港；
5、在
冰盖下面会存在液态水坑。类似于
南极洲的
沃斯托克湖一样。