冬になると川や湖は凍りつき、山や野原は雪に覆われます。ところが、はるか昔には地球全体がこのように凍りついたことがあったという説があります。極地だけでなく、日差しが最も強い赤道の海まで厚い氷に覆われたというのです。これが「スノーボールアース（Snowball Earth、全球凍結）」仮説です。
スノーボールアースとは、簡単に言えば、地球の表面がほぼすべて氷に覆われ、液体の水がほとんど見えなかった時期があったとする仮説を意味します。これは今から約7億1700万年前から6億3500万年前までの間、ギリシャ語の「氷」と「誕生」を組み合わせて名付けられたクライオジェニアン紀（Cryogenian Period）に起きたと考えられています。
この記事では、スノーボールアースという考えが生まれた経緯から、地球が丸ごと凍りつく仕組み、それを裏付ける岩石の証拠、そして氷の惑星が再び解けて生命の歴史へとつながった過程までを順に見ていきます。
地球が丸ごと凍りついていた時代、スノーボールアース
スノーボールアースという考えの登場
地球全体が凍ったという大胆な考えは一朝一夕に生まれたのではなく、長いあいだ積み重なってきた謎から出発しました。
（1）奇妙な場所にある氷河の痕跡
19世紀後半から、スコットランド、オーストラリア、インド、ノルウェーなど各地で非常に古い氷河堆積物が見つかりました。氷河が岩を削り、運んだ跡ははっきりしていましたが、今では温暖な地域からもこうした痕跡が見つかるため、長いあいだ謎のままでした。
（2）赤道に残る氷河の証拠
1964年、イギリスの地質学者ブライアン・ハーランド（W. Brian Harland）は岩石に残る古地磁気の記録を分析し、これらの氷河堆積物の一部が熱帯の緯度で堆積したと主張しました。最も暖かいはずの場所に氷河があったということです。
（3）名前が付くまで
「スノーボールアース」という名前は、1992年にアメリカの地質学者ジョゼフ・カーシュビンク（Joseph Kirschvink）が初めて付けました。その後1998年に、ポール・ホフマン（Paul F. Hoffman）らがアフリカ・ナミビアの岩石を研究した結果を発表したことで、この仮説は広く注目されるようになりました。
地球が丸ごと凍りつく仕組み
地球がいったん冷え始めると、寒さがさらなる寒さを呼ぶ連鎖反応が起こることがあります。
（1）日光を跳ね返す氷
白い氷や雪は日光のほとんどを宇宙へ反射します。光を反射する度合いを「アルベド（Albedo、反射率）」といい、氷が広がるほど地球が吸収する熱は減り、さらに寒くなります。
（2）止まらないフィードバック
寒くなるほど氷は広がり、広がった氷はさらに多くの日光を反射します。1960年代、ソ連の気候学者ミハイル・ブディコ（Mikhail Budyko）は計算によって、氷が極地から十分に遠くまで張り出せば、このフィードバックが地球全体を凍らせうることを示しました。
（3）赤道まで届いた氷
さまざまなモデルによると、氷河が赤道から緯度25～30度の内側まで張り出すと、その後は氷が急速に赤道まで広がる可能性があります。そのため、熱帯地域の氷河の痕跡は地球全体が凍った有力な手がかりと考えられています。
岩石に残る氷の惑星の証拠
科学者たちは、数億年前の出来事を岩の中に残された痕跡からたどります。
- 氷河堆積物（Glacial Deposits）：大きさのまちまちな石が混ざり合った堆積層や、漂う氷が解けながら海底に落とした「ドロップストーン（落下石）」が、熱帯の緯度の地層から見つかっています。
- 縞状鉄鉱層（Banded Iron Formation）：酸化鉄の層とケイ質の岩石が縞模様のように交互に積み重なった岩石です。氷が海を覆って酸素が不足すると水中に溶けた鉄がたまり、氷が解けると一気に沈殿した痕跡と解釈されています。
- キャップカーボネート（Cap Carbonate）：氷河堆積層のすぐ上を数メートルから数十メートルの厚さで覆う石灰岩やドロマイトです。氷河期が終わった直後に海の化学状態が大きく変わったことを示しています。
ただし、すべての科学者がこれらの証拠に同意しているわけではありません。赤道付近に凍っていない海が帯のように残っていたとする「スラッシュボールアース（Slushball Earth）」仮説のように、氷がどれほど完全だったかをめぐっては今も議論が続いています。
氷の惑星が再び解けた過程
地球全体が氷に覆われていたのなら、どうやって再び解けることができたのかが、この仮説の最大の課題でした。
（1）火山が積み上げた温室効果ガス
氷の下でも火山は二酸化炭素を出し続けました。ふだんは雨と岩石の風化が二酸化炭素を取り込みますが、陸も海も凍っていたためこの過程がほぼ止まり、二酸化炭素は大気中にたまり続けました。
（2）数百万年ぶりの解氷
研究者たちは、氷を解かすには二酸化炭素が現在の約350倍、大気の約13%に達する必要があったと推定しています。そこまでたまるのに約400万年から3000万年かかり、強まった温室効果がついに氷を解かしたと考えられています。
（3）生命の歴史に残した痕跡
スノーボールアースの時期が終わった後、地球には多くの細胞からなる生物が次第に多様に現れ始めました。一部の科学者は、最後のスノーボールアースが多細胞生物の進化を促すきっかけだった可能性があると考えており、この関係を解き明かす研究は今も続いています。
スノーボールアース仮説は、地球の気候が思っているよりはるかに極端に変わりうることを示しています。小さな変化がフィードバックを通じて惑星全体の姿を変えうるという点は、今日の気候を理解するうえでも重要な手がかりになります。
凍りついた過去の地球をのぞき込むこと、それが今日の気候を理解する学びの第一歩です。
