Snowball Earth: quando il pianeta divenne una palla di ghiaccio per 90 milioni di anni

Immaginate il Sahara coperto da chilometri di ghiaccio. Immaginate l'Equatore con temperature paragonabili a quelle dell'Antartide odierna. Per qualcosa come 90 milioni di anni, durante il periodo geologico chiamato Criogeniano, è quasi certamente ciò che è accaduto al nostro pianeta. È l'ipotesi Snowball Earth, formulata nella forma moderna nel 1998 dal geologo canadese Paul F. Hoffman e dal geochimico americano Daniel P. Schrag in un celebre articolo su Science.

Una storia che è anche un avvertimento: il clima della Terra può cambiare in modo molto più radicale di quanto pensiamo.

L'idea: ghiaccio anche all'Equatore

Negli anni Sessanta il geologo britannico Brian Harland aveva notato che rocce sedimentarie del Neoproterozoico, datate a circa 700 milioni di anni fa e trovate a tutte le latitudini, contenevano tilliti: depositi tipici dei ghiacciai. Possibile che il ghiaccio fosse arrivato fino ai tropici? Negli anni Novanta, grazie alla paleomagnetismo, fu confermato che molte di quelle rocce si trovavano davvero a basse latitudini al momento della deposizione.

L'articolo del 1998 su Science, firmato da Hoffman, Kaufman, Halverson e Schrag, mise insieme i pezzi. Studiando le rocce della Namibia, gli autori dimostrarono che sopra ogni strato glaciale si trovava un sottile orizzonte di carbonati di colore chiaro — i cosiddetti cap carbonates — formati in acque calde subito dopo lo scioglimento dei ghiacci. La sequenza ghiaccio→carbonato era così universale da suggerire un fenomeno globale.

Sturziano e Marinoano: due episodi diversi

Le ricostruzioni geocronologiche più recenti, riassunte da Wikipedia con riferimenti ai principali studi, individuano due grandi glaciazioni globali:

• Glaciazione Sturziana: circa 717–660 milioni di anni fa, la più lunga, durata circa 57 milioni di anni.
• Glaciazione Marinoana: circa 650–635 milioni di anni fa, più breve ma altrettanto intensa.

Entrambe terminano con un cap carbonate, segnale di un riscaldamento estremamente rapido in termini geologici.

Perché un pianeta si congela del tutto?

Il meccanismo proposto è quello del cosiddetto effetto albedo. Una volta che il ghiaccio si è esteso oltre una certa latitudine critica — circa 30° secondo i modelli — la superficie riflette così tanta luce solare da raffreddare ulteriormente il clima, in una spirale autosostenuta. Calcoli pubblicati su Nature mostrano che il punto di non ritorno può essere superato da una combinazione di fattori: riduzione dell'anidride carbonica per via di catene montuose erose, frammentazione del supercontinente Rodinia, attività solare leggermente inferiore a oggi.

Come la Terra ne uscì: i vulcani salvano la vita

Se la Terra fosse rimasta una palla di ghiaccio per sempre, oggi non saremmo qui. La via d'uscita arrivò dai vulcani. Anche sotto un'eventuale crosta ghiacciata di chilometri, l'attività vulcanica continuò a immettere anidride carbonica nell'atmosfera. Senza piogge che potessero "lavarla" via — gli oceani erano congelati — la CO₂ si accumulò fino a raggiungere, secondo le stime, circa 350 volte i livelli attuali.

A quel punto l'effetto serra divenne irresistibile. Il ghiaccio cominciò a fondere, l'albedo crollò, il ciclo si invertì. In poche migliaia di anni la Terra passò da deserto polare a serra tropicale, con piogge acide che dissolsero le rocce carbonatiche e depositarono in mare i cap carbonates osservati da Hoffman.

La vita sotto il ghiaccio: il bottleneck dell'evoluzione

Cosa successe agli esseri viventi? Tutti gli organismi del Neoproterozoico erano microscopici. L'idea attuale, sintetizzata in una rassegna del 2017 su Annual Review of Earth and Planetary Sciences, è che la vita sopravvisse in oasi di acqua liquida: vicino alle bocche idrotermali oceaniche, sotto pellicole di ghiaccio sottile illuminate dal sole nelle fasce a media latitudine, in piccoli laghi sopraglaciali.

Subito dopo l'ultima glaciazione globale, circa 635 milioni di anni fa, ebbe inizio il periodo Ediacarano: la comparsa dei primi animali multicellulari complessi documentati nel registro fossile. Il nesso causale tra Snowball Earth e esplosione della vita complessa è ancora dibattuto, ma l'ipotesi suggestiva è che lo stress estremo abbia selezionato organismi capaci di strategie nuove.

Domande frequenti

L'ipotesi è accettata da tutti gli scienziati?

La maggioranza accetta che ci siano state glaciazioni di portata globale, ma il dibattito resta aperto su quanto fosse spesso il ghiaccio equatoriale. Una versione alternativa, detta Slushball Earth, prevede ampie zone equatoriali di acqua libera o di ghiaccio sottile.

Può accadere di nuovo?

Oggi il Sole è più caldo di allora di circa il 6%, e i continenti sono distribuiti in modo da ostacolare un nuovo runaway glaciale. L'opposto — un riscaldamento eccessivo — è il rischio attuale, non un congelamento globale.

Quali sono le prove più recenti?

Le datazioni radiometriche U-Pb su zirconi vulcanici interni agli strati glaciali, pubblicate negli anni 2020, hanno ristretto enormemente le date dei due episodi. Le rocce della Namibia studiate da Hoffman restano uno degli archivi più completi del Criogeniano.

La prossima volta che vedete una foto satellitare della Terra blu, ricordatevi: c'è stato un tempo in cui sarebbe stata bianca da polo a polo. E ne è uscita grazie ai vulcani — come ne uscirebbe oggi, ma in tempi non umani.