حدود ۷۱۷ میلیون سال پیش، زمین از دنیایی مرطوب با دریاهای متلاطم به دنیایی سرد و بایر تبدیل شد. دانشمندان نام مستعار این مرحله از تاریخ زمین‌شناسی و موارد مشابه آن را «زمین گلوله برفی» گذاشتند.

دلیل اینکه چرا سیاره تقریباً جامد و منجمد شد و چگونه به مدت ۵۶ میلیون سال به همین شکل باقی ماند، از مدت‌ها پیش یک راز بوده است. اکنون تیمی از محققان معتقدند که این معما را حل کرده‌اند. آن‌ها می‌گویند یخبندان زمین ممکن است ناشی از کاهش جهانی انتشار کربن دی‌اکسید باشد؛ اتفاقی که در نتیجه‌ی فوران کمتر این گاز از آتشفشان‌ها به جو به‌وقوع پیوست.

کاهش انتشار کربن دی‌اکسید، جذب گرما توسط جو زمین را دشوارتر می‌کند. محققان استدلال می‌کنند که اگر کاهش انتشار کربن دی‌اکسید به اندازه‌ی کافی شدید بود، سیاره را به سمت طولانی‌ترین عصر یخبندان سوق می‌داد.

نظریه‌ی جدید که در مجله‌ی ژئولوژی منتشر شده است، بینش تازه‌ای را در مورد نحوه‌ی تأثیر فرآیندهای زمین‌شناسی بر اقلیم زمین در زمان‌های گذشته ارائه می‌دهد. همچنین، به دانشمندان کمک می‌کند تا فرآیندهای اقلیمی فعلی زمین را بهتر درک کنند.

ایده‌های بسیاری برای توضیح تبدیل زمین به گلوله برفی وجود دارد. یکی از نظریه‌های رایج می‌گوید مواد معدنی آزادشده در اثر هوازدگی سنگ‌های آذرین، کربن دی‌اکسید را از جو می‌مکد و یخ‌زدگی عمیقی در زمین ایجاد می‌کند. دوتکیویچ می‌گوید شاید یخبندان جهانی بدین شکل شروع شده باشد، اما این نظریه به تنهایی نمی‌تواند علت ۵۶ میلیون سال انجماد در زمین را توضیح بدهد. او می‌افزاید: «بنابراین باید مکانیسم اسرارآمیز دیگری نیز وجود داشته باشد که یخبندان را برای طولانی‌مدت حفظ کند.»

دوتکیویچ و همکارانش به دلیل انتشار مدل متحرک جدیدی از زمین‌ساخت‌های صفحه‌ای، توجه خود را به بررسی آتشفشان‌ها معطوف کردند. سپس، محققان با بررسی دورشدن قاره‌ها از یکدیگر، تغییرات به‌وجود‌آمده در طول پشته‌ی میانی اقیانوس (زنجیره‌ای از رشته‌کوه‌های آتشفشانی در زیر آب) را که توسط مدل پیش‌بینی شده بود، مطالعه کردند.

تیم محققان میزان انتشار گازهای آتشفشانی را از زمان آغاز عصر یخبندان محاسبه کردند. نتایج نشان داد که میزان کاهش انتشار کربن دی‌اکسید در جو، برای شروع و باقی‌ماندن دوره‌ی ۵۶ میلیون ساله‌ی یخبندان کافی بوده است.

کاهش انتشار گازهای آتشفشانی قبلاً نیز به عنوان عاملی برای تبدیل‌شدن زمین به گلوله برفی پیشنهاد شده بود. اما به نقل‌از دوتکیویچ، محققان برای اولین بار از طریق محاسبات مدل‌سازی‌شده ثابت کرده‌اند که این مکانیسم چگونه عملی شده است.

البته، مدل استفاده شده در مطالعه فقط یک نمونه‌ی بازسازی‌شده است و توسط داده‌های واقعی پشتیبانی نمی‌شود. به همین دلیل محققان نمی‌توانند احتمالات دیگر را رد کنند. دوتکیویچ می‌گوید: «هیچ پاسخ قطعی در زمین‌شناسی وجود ندارد. اما بر اساس ترکیبی از شواهد مختلف، می‌توانیم پیشنهاد کنیم که این فرآیند بسیار محتمل است.»

دیگر محققان معتقدند که انجام این‌گونه مطالعات برای یادگیری در مورد علل آشفتگی اقلیمی مهم است، اما در پذیرش نتایج حاصل از مدل‌های بستر دریای باستانی مردد هستند؛ زیرا داده‌های کمی از چگونگی وضعیت دقیق پوسته‌ی اقیانوسی زمین در آن زمان وجود دارد و سنجش این قبیل مدل‌ها بسیار چالش‌برانگیز است.

با این حال، مولر معتقد است که تلاش برای تعیین حد و مرزی بر میزان انتشار گازهای آتشفشانی در گذشته، به ویژه برای زمانی که نوبت به اجرای مدل‌های اقلیمی آینده می‌رسد، دارای اهمیت است. او می‌افزاید: «معمولاً این متغیرترین پارامتر است.»

مطالعه‌ی جدید به دانشمندان امکان می‌دهد تا هنگام مطالعه‌ی اقلیم، آثار فعالیت‌های زمین‌شناسی را از فعالیت انسانی متمایز کنند، اما آیا کاهش طبیعی انتشار گازهای آتشفشانی می‌تواند ما را از میزان کربنی که تا به امروز به جو ساطع کرده‌ایم، نجات بدهد؟

دوتکیویچ پاسخ می‌دهد: «متاسفانه خیر. ما می‌توانیم نابسامانی‌های باستانی را مطالعه کنیم، اما تغییرات ناشی از فعالیت انسان نوع دیگری از تاثیرات ویرانگر است.»