A Terra bola de neve é uma hipótese que sugere que a Terra esteve completamente coberta de gelo durante o período Criogeniano, entre 790 a 635 milhões de anos atrás. O gelo, que se acumulou durante vários milhares de anos, derreteu-se em não mais que 1 milhão de anos. Foi desenvolvida de modo a explicar os depósitos sedimentares, normalmente considerados de origem glaciar a latitudes aparentemente tropicais na época, bem como outras características enigmáticas do registo geológico do Criogeniano. A existência desta glaciação global permanece, contudo, controversa, uma vez que vários cientistas contestam a possibilidade geofísica de um oceano completamente congelado, ou as provas geológicas em que a hipótese é baseada.
História Sir Douglas Mawson, um geólogo australiano, famoso explorador da Antárctida, gastou grande parte da sua vida a estudar a estratigrafia do Neoproterozóico do sul da Austrália, onde identificou sedimentos glaciares que o levaram a especular a possibilidade da glaciação global. A sua ideia, no entanto, baseou-se no pressuposto falso de que a posição geográfica da Austrália, e por conseguinte a dos outros continentes onde foram descobertos depósitos glaciares, se tinham mantido constantes desde sempre. Com a hipótese da deriva continental, e eventualmente a teoria da tectónica de placas, foi encontrada uma explicação mais fácil para os sedimentos: estes foram depositados enquanto os continentes estavam a latitudes mais baixas.
Em 1964 a ideia da glaciação global reemergiu quando W. Brian Harland publicou um artigo onde apresentava dados paleomagnéticos mostrando que tilitos glaciares na Svalbard e na Gronelândia foram depositados em latitudes tropicais. Ele afirmava que tinha existido uma idade do gelo tão extrema que resultou na deposição de rochas glaciares marinhas nos trópicos.
Em 1960, Mikhail Budyko, climatologista russo, desenvolveu um modelo climático simples para investigar as consequências no clima global se uma camada de gelo cobrisse o planeta. Usando este modelo, Budyko descobriu que um dos efeitos do avanço da camada de gelo a partir dos pólos seria o aumento do albedo da Terra, o que conduziria a um aumento ainda maior das camadas de gelo até que o planeta estivesse completamente coberto por gelo, atingindo o equilíbrio do albedo. Concluiu, assim, que este era um cenário impossível de ter acontecido, pois uma vez o equilíbrio estabelecido, não oferece hipótese de escapatória.
O termo Terra bola de neve foi criado por Joseph Kirschvink, professor de geobiologia no Instituto de Tecnologia da Califórnia, num trabalho publicado em 1992 sobre a biologia do Proterozóico.
As maiores contribuições deste trabalho foram: o reconhecimento de que a presença de formações com bandas de ferro é consistente com a hipótese Terra bola de neve a introdução de uma solução de escapatória para a hipótese - a acumulação de CO2 proveniente de vulcanismo, que originaria um ultra efeito de estufa.
O interesse na teoria Terra bola de neve aumentou substancialmente após Paul F. Hoffman, professor de geologia na Universidade Harvard e os seus co-autores aplicaram as ideias de Kirschvink a uma sucessão de sedimentos do Neoproterozóico da Namíbia, tendo os resultados sido publicados na revista Science em 1998.
Muito aspectos da teoria permanecem controversos e esta está a ser debatida sob os auspícios do International Geoscience Programme (IGCP) Project 512: Neoproterozoic Ice Ages.Detailed information on International Geoscience Programme (IGCP) Project 512: Neoproterozoic Ice Ages can be found at http://www.igcp512.com/
Evidências A hipótese Terra bola de neve foi originalmente proposta para explicar a presença de vestígios de glaciares a latitudes tropicais. Modelos sugerem que assim que o gelo se espalhasse até 30º acima do equador, o albedo provocaria um feedback positivo que iria resultar num avanço do gelo até ao equador. Assim sendo, a presença de vestígios de gelo nos trópicos apontava para a hipótese Terra bola de neve.
Importante para a avaliação da validade da teoria é a compreessão da credibilidade e significado das provas que levaram os cientistas a acreditar que o gelo chegou aos trópicos. Estas provas devem demonstrar duas coisas:
que a jazida que contém estruturas sedimentares só poderia ter sido criada pela actividade glaciar; que a jazida se encontrava nos trópicos na altura da sua deposição.
Durante um período de glaciação global, deve também ser demonstrado que: 3. os glaciares estavam activos em diferentes localizações no globo ao mesmo tempo e que não existiam outros depósitos do mesmo tempo sem serem glaciares.
Este ponto é muito difícil de ser provado. Antes do Ediacarano, os marcadores bioestratigráficos normalmente usado para fazer corresponder rochas estavam ausentes. Assim sendo, não há maneira de provar que rochas de diferentes locais por todo o globo foram depositados ao mesmo tempo. A única opção é estimar a idade das rochas usando datação radiométrica, a qual nos dá uma precisão de ± 1 milhão de anos.
Palaeomagnetismo Quando as rochas sedimentares se formam, os minerais magnéticos na sua composição alinham-se com o campo magnético terrestre, sendo assim possível estabelecer a latitude onde foram formadas. Estudos nesta área indicam que alguns sedimentos de origem glaciar do Neoproterozóico foram depositados a 10º do equador, apesar da sua precisão ser questionável. Não se sabe até que ponto estes estudos implicam uma glaciação global, ou a existência de regimes glaciares localizados.
Depósitos glaciares de baixa latitude
Rochas sedimentares que são depositadas pelos glaciares têm características únicas que permitem a sua identificação. Muito antes da hipótese Terra bola de neve ter sido formulada, muitos sedimentos do Neoproterozoico foram interpretados como tendo origem glaciar, incluindo alguns aparentemente a latitudes tropicais na altura da sua deposição. Contudo, vale a pena relembrar que muitas características sedimentares tradicionalmente associadas com glaciares podem também ser formadas por outros meios. No entanto, a origem glaciar de muitos dos acontecimentos chave da Terra bola de neve foi contestada.
As provas da origem glaciar dos sedimentos são: Clastos caídos (pedras que se desprendem dos seus sedimentos), que podem ser depositadas por glaciares ou fenómenos semelhantes. Varves (camadas de sedimentos em lagos periglaciares), que se podem formar a altas temperaturas. Estrias glaciares (formadas por clastos caídos contra a rocha por baixo da glaciar): estrias similares são formadas de tempos a tempos por avalanches de lama ou movimentos tectónicos. Diamictites (conglomerado com uma grande variedade de clastos). Originalmente descritos como till, a maioria era de facto formada por fluxos de detritos.
Depósitos feitos a mar aberto Alguns depósitos formados durante a Terra bola de neve aparentemente só podiam ter sido formados na presença de um ciclo hidrológico activo. Faixas de depósitos glaciares com centenas de metros de espessura separados por finas faixas de depósitos não-glaciares, demonstram que os glaciares se derreteram e voltaram a formar repetidamente oceanos solidos não permitiriam esta escala de deposição. É possível que correntes de gelo como as da Antártida dos dias de hoje pudessem ser responsáveis por estas sequências de faixas. Para além disso, marcas de ondas e indicadores de actividade fotossintética, podem ser encontrados em sedimentos que datam do período da Terra bola de neve. Apesar destes poderem fazer parte de oásis de água numa terra completamente congelada, modelos informáticos sugerem que grandes áreas de oceano tenham permanecido sem gelo devido ao facto de uma Terra completamente gelada não ser plausível em termos de balanço energético.
Rácios de Isótopos do Carbono Existem dois isótopos estáveis do carbono no mar: o carbono-12 e o raro carbono-13, que perfaz cerca de % de todos os isótopos de carbono.
Processos bioquímicos, como por exemplo a fotossíntese, tendem a usar o carbono-12, mais leve. Os seres vivos fotossintéticos marinhos, os protistas e as algas, enfraquecem ao usar o carbono-13. Assim sendo, um oceano com esses seres vai ter um maior rácio carbono-12/carbono-13 do que um oceano sem semelhantes criaturas. Os componentes orgânicos dos sedimentos litificados permanecem com o carbono-13 para sempre.
Durante o período da Terra bola de neve há um rápido e brusco decrescimento de carbono-13 para carbono-12. Estes dados estão em concordância com a teoria, pois o frio teria matado a maioria dos seres aquáticos — embora outros mecanismos, como a libertação de clatratos, pudesse causar efeitos semelhantes. Uma análise detalhada do "timing" dos picos de carbono-13 em sedimentos por todo o globo permite-nos reconhecer quatro ou mesmo cinco eventos glaciares no Neoproterozoico tardio.
Formações com bandas de ferro thumb|Rochas apresentando bandas de ferro com 2.1 biliões de anos
Formações com bandas de ferro são rochas sedimentares com camadas de óxidos de ferro e sílex. Na presença de oxigénio, o ferro oxida e torna-se insoluvel em água. Estas formações são normalmente muito velhas e a sua deposição estás muitas vezes relacionada com a oxidação da atmosfera da Terra durante o Paleoproterozoico, quando o ferro dissolvido no oceano entrava em contacto com oxigénio produzido fotossinteticamente e precipitava sob a forma de óxido de ferro.
As bandas foram produzidas durante o ponto de desequilíbrio entre o oceano anóxico e o oxigenado. Estas formações já não são produzidas naturalmente - a nossa atmosféra rica em oxigénio (21% do volume) em contacto com o oceano deixou de formar óxidos de ferro. As últimas formações depositadas depois do Paleoproterozóico (há cerca de 1.8 biliões de anos atrás) estão associadas com depósitos glaciares do Criogeniano.
Para que estas rochas ricas em ferro fossem depositadas teria de haver falta de oxigénio no oceano, de maneira a que muito ferro dissolvido se pudesse acumular antes de encontrar um oxidante que o precipitasse como óxido de ferro III. Para o oceano se ter tornado anóxico deve ter limitado a troca de gás com a atmosféra oxigenada. Os proponentes da hipótese defendem que a reaparição das bandas nos sedimentos é o resultado de níveis limitados de oxigénio num oceano selado por gelo, enquanto que os oponentes argumentam que a raridade das bandas pode significar que tenham sido formadas em mares interiores. Estando isolados dos oceanos, estes lagos podem ter sido anóxicos e estagnados a partir de certa profundidade, como o actual mar negro Outra dificuldade está em sugerir que as bandas de ferro marcaram o fim da glaciação, pois são encontradas juntamente com sedimentos glaciares.
Carbonatos de capa thumb|left|Um glaciar actualmente thumb|right|Os vulcões podem ter tido um papel importante na libertação de CO2, o que possivelmente levou ao fim da Terra bola de neve durante o período Criogeniano. Perto do topo de depósitos glaciares do Neoproterozóico há normalmente uma camada de vários metros de espessura de calcário ou dolomita. Estas "capas" de carbonatos por vezes ocorrem em sucessões de sedimentos que não contém carbonatos em mais nenhuma das camadas, fazendo com que estas deposições resultem de uma profunda mudança na química do oceano. Estas contêm normalmente composição química diferente da usual e estranhas estructuras sedimentares que são muitas vezes interpretadas como marcas de ondas.