الأرض المتجمدة

قبل وقت طويل من طرح فكرة التجلد العالمي، ظهرت سلسلة من الاكتشافات التي جمعت أدلة على وجود تجلدات ما قبل الكمبري القديمة . نُشر أول هذه الاكتشافات عام 1871 على يد ج. طومسون، الذي عثر على مواد قديمة مُعاد تشكيلها بفعل الأنهار الجليدية ( التيلت ) في جزيرة إيلاي ، اسكتلندا. ^{[ 5 ]} وتلتها اكتشافات مماثلة في أستراليا (1884) والهند (1887). أما الاكتشاف الرابع، والذي كان بالغ الأهمية، فقد أبلغ عنه هانز رويش في شمال النرويج عام 1891، وعُرف باسم " مورين رويش ". وتوالت الاكتشافات الأخرى، إلا أن فهمها تعرقل بسبب رفض نظرية الانجراف القاري (آنذاك) . ^{[ 6 ]}

أمضى دوغلاس ماوسون ، الجيولوجي الأسترالي ومستكشف القطب الجنوبي، جزءًا كبيرًا من حياته المهنية في دراسة طبقات العصر النيوبروتيروزوي في جنوب أستراليا، حيث اكتشف رواسب جليدية سميكة وواسعة النطاق. ونتيجة لذلك، تكهن في أواخر حياته المهنية بإمكانية حدوث تجلد عالمي. ^{[ 7 ]}

مع ذلك، استندت أفكار ماوسون حول التجلد العالمي إلى افتراض خاطئ مفاده أن الموقع الجغرافي لأستراليا، ومواقع القارات الأخرى التي توجد فيها رواسب جليدية في خطوط العرض المنخفضة ، ظل ثابتًا عبر الزمن. ومع تقدم فرضية الانجراف القاري، ثم نظرية الصفائح التكتونية لاحقًا ، ظهر تفسير أسهل للرواسب الجليدية، وهو أنها ترسبت في وقت كانت فيه القارات تقع عند خطوط عرض أعلى.

في عام 1964، عادت فكرة التجلد على نطاق عالمي إلى الظهور عندما نشر دبليو برايان هارلاند ورقة بحثية عرض فيها بيانات مغناطيسية قديمة تُظهر أن الرواسب الجليدية في سفالبارد وغرينلاند ترسبت في المناطق الاستوائية . [ ^{8 ] انطلاقًا} من هذه البيانات والأدلة الرسوبية التي تُشير إلى أن الرواسب الجليدية تقطع تتابعات الصخور المرتبطة عادةً بالمناطق الاستوائية والمعتدلة، جادل بأن عصرًا جليديًا قد حدث كان شديدًا لدرجة أنه أدى إلى ترسب الصخور الجليدية البحرية في المناطق الاستوائية.

في ستينيات القرن العشرين، طوّر ميخائيل بوديكو ، عالم المناخ السوفيتي، نموذجًا بسيطًا لتوازن الطاقة المناخية لدراسة تأثير الغطاء الجليدي على المناخ العالمي. وباستخدام هذا النموذج، وجد بوديكو أنه إذا امتدت الصفائح الجليدية بعيدًا عن المناطق القطبية، تنشأ حلقة تغذية راجعة حيث تؤدي زيادة انعكاسية الجليد ( البياض ) إلى مزيد من التبريد وتكوّن المزيد من الجليد، حتى تُغطى الأرض بأكملها بالجليد وتستقر في حالة توازن جديدة مغطاة بالجليد. ^{[ 9 ]} وبينما أظهر نموذج بوديكو إمكانية حدوث هذا الاستقرار في بياض الجليد، فقد خلص إلى أنه لم يحدث في الواقع، إذ لم يُقدّم نموذجه أي سبيل للخروج من حلقة التغذية الراجعة هذه.

في عام 1971، أظهر الفيزيائي الأمريكي آرون فيغر أن نموذجًا مشابهًا لتوازن الطاقة تنبأ بثلاثة مناخات عالمية مستقرة، أحدها هو مناخ الأرض المتجمدة. ^{[ 10 ]} وقد قدم هذا النموذج مفهوم عدم التعدي ، مما يشير إلى إمكانية حدوث قفزة كبيرة من مناخ إلى آخر، بما في ذلك مناخ الأرض المتجمدة.

صاغ جوزيف كيرشفينك مصطلح "الأرض المتجمدة" في ورقة بحثية قصيرة نُشرت عام 1992 ضمن مجلد مطول يتناول بيولوجيا حقبة البروتيروزويك . ^{[ 11 ]} تمثلت المساهمات الرئيسية لهذا العمل في: (1) إدراك أن وجود تكوينات الحديد المخططة يتوافق مع مثل هذه الحقبة الجليدية العالمية، و(2) تقديم آلية للهروب من الأرض المغطاة بالجليد بالكامل - وتحديدًا، تراكم _ثاني أكسيد الكربون الناتج عن انبعاثات الغازات البركانية مما يؤدي إلى تأثير الاحتباس الحراري الفائق .

يُعرف اكتشاف فرانكلين فان هوتن لنمط جيولوجي ثابت ترتفع فيه مستويات البحيرات وتنخفض باسم "دورة فان هوتن". وقد جعلته دراساته لرواسب الفوسفور وتكوينات الحديد المخططة في الصخور الرسوبية من أوائل المؤيدين لفرضية الأرض المتجمدة التي تفترض أن سطح الكوكب تجمد منذ أكثر من 650 مليون سنة. ^{[ 12 ]}

ازداد الاهتمام بفكرة الأرض المتجمدة بشكل كبير بعد أن قام بول إف. هوفمان وزملاؤه بتطبيق أفكار كيرشفينك على سلسلة من الصخور الرسوبية النيوبروتيروزية في ناميبيا ، وقاموا بتطوير الفرضية في مجلة ساينس عام 1998 من خلال دمج ملاحظات مثل وجود الكربونات الغطائية . ^{[ 13 ]}

في عام 2010، أفاد فرانسيس أ. ماكدونالد، الأستاذ المساعد في جامعة هارفارد بقسم علوم الأرض والكواكب، وآخرون، بوجود أدلة على أن رودينيا كانت تقع عند خط العرض الاستوائي خلال العصر الكريوجيني مع وجود جليد جليدي عند مستوى سطح البحر أو دونه، وأن التجلد الستورتي المصاحب كان عالميًا. ^{[ 14 ]}

طُرحت فرضية الأرض المتجمدة لأول مرة لتفسير ما كان يُعتقد آنذاك أنه رواسب جليدية قرب خط الاستواء. ونظرًا لبطء حركة الصفائح التكتونية عبر الزمن، فإن تحديد موقعها في أي مرحلة من تاريخ الأرض الطويل ليس بالأمر الهين. فبالإضافة إلى دراسة كيفية ترابط الكتل الأرضية المعروفة، يمكن تحديد خط العرض الذي ترسبت عنده الصخور باستخدام المغناطيسية القديمة.

عند تكوّن الصخور الرسوبية ، تميل المعادن المغناطيسية الموجودة فيها إلى الاصطفاف مع المجال المغناطيسي للأرض . ومن خلال القياس الدقيق لهذه المغناطيسية القديمة، يُمكن تقدير خط العرض (وليس خط الطول ) الذي تشكّلت فيه مصفوفة الصخور. وقد أشارت قياسات المغناطيسية القديمة إلى أن بعض الرواسب ذات الأصل الجليدي في السجل الصخري للعصر النيوبروتيروزوي قد ترسبت ضمن نطاق 10 درجات من خط الاستواء، ^{[ 20 ]} على الرغم من أن دقة هذا التقدير محل شك. ^{[ 18 ]} وقد اعتُبر هذا الموقع المغناطيسي القديم للرواسب الجليدية الظاهرة (مثل الصخور المتساقطة ) مؤشراً على أن الأنهار الجليدية كانت تمتد من اليابسة إلى مستوى سطح البحر في المناطق الاستوائية وقت ترسب هذه الرواسب. وليس من الواضح ما إذا كان هذا يشير إلى تجلد عالمي أو إلى وجود أنظمة جليدية محلية، ربما محصورة في اليابسة. ^{[ 21 ]} بل إن آخرين اقترحوا أن معظم البيانات لا تحدد أي رواسب جليدية ضمن نطاق 25 درجة من خط الاستواء. ^{[ 22 ]}

يشكك البعض في إمكانية تحريف بيانات المغناطيسية القديمة إذا كان المجال المغناطيسي للأرض قديمًا مختلفًا بشكل كبير عن المجال الحالي. فبحسب معدل تبريد لب الأرض ، من المحتمل أنه خلال حقبة البروتيروزويك، لم يكن المجال المغناطيسي يتبع توزيعًا ثنائي القطب بسيطًا، حيث لا تتراصف الأقطاب المغناطيسية الشمالية والجنوبية تقريبًا مع محور الكوكب كما هو الحال اليوم. بل ربما كان اللب أكثر سخونة، ما أدى إلى دوران أكثر قوة وظهور 4 أو 8 أقطاب أو أكثر. عندها، سيتعين إعادة تفسير بيانات المغناطيسية القديمة، إذ قد تكون المعادن الرسوبية قد اصطفت مشيرةً إلى "قطب غربي" بدلًا من القطب المغناطيسي الشمالي . أو ربما كان المجال ثنائي القطب للأرض موجهًا بحيث تكون الأقطاب قريبة من خط الاستواء. وقد طُرحت هذه الفرضية لتفسير الحركة السريعة للغاية للأقطاب المغناطيسية التي تشير إليها سجلات المغناطيسية القديمة في العصر الإدياكاري. من المفترض أن الحركة المزعومة للقطب المغناطيسي الشمالي ستحدث في نفس وقت العصر الجليدي لغاسكيرز . ^{[ 23 ]}

من نقاط الضعف الأخرى للاعتماد على بيانات المغناطيسية القديمة صعوبة تحديد ما إذا كانت الإشارة المغناطيسية المسجلة أصلية أم أنها خضعت لإعادة ضبط بفعل نشاط لاحق. فعلى سبيل المثال، تُطلق عمليات تكوين الجبال مياهًا ساخنة كناتج ثانوي للتفاعلات التحولية ؛ ويمكن لهذه المياه أن تنتقل إلى صخور تبعد آلاف الكيلومترات وتُعيد ضبط بصمتها المغناطيسية. وهذا ما يجعل تحديد أصالة الصخور التي يزيد عمرها عن بضعة ملايين من السنين أمرًا صعبًا دون إجراء فحوصات معدنية دقيقة. ^{[ 16 ]} علاوة على ذلك، تتراكم أدلة إضافية على حدوث أحداث إعادة مغنطة واسعة النطاق، مما قد يستدعي مراجعة المواقع المُقدَّرة للأقطاب المغناطيسية القديمة. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

يوجد حاليًا رواسب واحدة فقط، وهي رواسب إيلاتينا في أستراليا، التي ترسبت بلا شك في خطوط العرض المنخفضة؛ تاريخ ترسبها محدد بدقة، والإشارة أصلية بشكل واضح. ^{[ 26 ]}

تتميز الصخور الرسوبية التي ترسبت بفعل الأنهار الجليدية بخصائص مميزة تُسهّل تحديدها. قبل ظهور فرضية الأرض المتجمدة بزمن طويل، فُسِّرت العديد من رواسب العصر النيوبروتيروزوي على أنها ذات أصل جليدي، بما في ذلك بعض الرواسب التي بدت وكأنها في خطوط العرض الاستوائية وقت ترسبها. مع ذلك، يمكن أن تتشكل العديد من السمات الرسوبية المرتبطة تقليديًا بالأنهار الجليدية بوسائل أخرى أيضًا. ^{[ 27 ]} لذا، فإن الأصل الجليدي للعديد من الظواهر الرئيسية لفرضية الأرض المتجمدة محل جدل. ^{[ 18 ]} وحتى عام 2007، لم تكن هناك سوى نقطة مرجعية واحدة "موثوقة جدًا" - لا تزال موضع نقاش ^{[ 18 ]} - تُحدد الرواسب الجليدية الاستوائية، ^{[ 20 ]} مما يجعل التصريحات المتعلقة بالغطاء الجليدي الاستوائي مُبالغًا فيها إلى حد ما. مع ذلك، تتراكم الأدلة على التجلد عند مستوى سطح البحر في المناطق الاستوائية خلال العصر الجليدي الستورتي. ^{[ 28 ] [ 29 ]} تشمل الأدلة على الأصل الجليدي المحتمل للرواسب ما يلي:

• الصخور المتساقطة (الأحجار التي تسقط في الرواسب البحرية)، والتي يمكن أن تترسب بفعل الأنهار الجليدية أو ظواهر أخرى. ^{[ 30 ]}
• الطبقات الرسوبية السنوية (الطبقات الرسوبية السنوية في البحيرات المحيطة بالجليد)، والتي يمكن أن تتشكل في درجات حرارة أعلى. ^{[ 31 ]}
• الخطوط الجليدية (التي تتشكل نتيجة احتكاك الصخور المدمجة بالصخور الأساسية): تتشكل خطوط مماثلة من وقت لآخر بفعل التدفقات الطينية أو الحركات التكتونية. ^{[ 32 ]}
• الدياميكتيت (الكونغلوميرات سيئة التصنيف). وُصفت في الأصل بأنها رواسب جليدية ، لكن معظمها تشكل في الواقع بفعل تدفقات الحطام . ^{[ 18 ]}

يبدو أن بعض الرواسب التي تشكلت خلال فترة الأرض الجليدية لم يكن لتتشكل إلا في ظل دورة هيدرولوجية نشطة . وتُظهر طبقات الرواسب الجليدية التي يصل سمكها إلى 5500 متر، والمفصولة بطبقات صغيرة (بضعة أمتار) من الرواسب غير الجليدية، أن الأنهار الجليدية ذابت وتشكلت من جديد مرارًا وتكرارًا لعشرات الملايين من السنين؛ إذ لا تسمح المحيطات الصلبة بهذا الحجم من الترسيب. ^{[ 33 ]} ويُعتقد أن تيارات الجليد، كما هو الحال في القارة القطبية الجنوبية اليوم، قد تكون سببًا في هذه التتابعات. علاوة على ذلك، يمكن العثور على سمات رسوبية لا يمكن أن تتشكل إلا في المياه المفتوحة (على سبيل المثال: تموجات ناتجة عن الأمواج ، وحطام جليدي منقول لمسافات طويلة، ومؤشرات على النشاط الضوئي ) في جميع أنحاء الرواسب التي يعود تاريخها إلى فترات الأرض الجليدية. مع أن هذه قد تمثل " واحات " من المياه الذائبة على أرض متجمدة تمامًا، ^{[ 34 ]} تشير النماذج الحاسوبية إلى أن مساحات شاسعة من المحيط ظلت خالية من الجليد، مما يدل على أن كرة ثلجية "صلبة" غير معقولة من حيث توازن الطاقة ونماذج الدوران العام. ^{[ 35 ]}

يوجد نظيران مستقران للكربون في مياه البحر: الكربون-12 ( ^{¹²C )} والكربون-13 النادر ( ^¹³C )، الذي يشكل حوالي 1.109% من ذرات الكربون. تميل العمليات الكيميائية الحيوية ، ومنها عملية التمثيل الضوئي ، إلى دمج نظير ^¹²C الأخف وزنًا بشكل تفضيلي . ولذلك، تميل الكائنات الحية التي تقوم بعملية التمثيل الضوئي في المحيطات، سواءً كانت طلائعيات أو طحالب ، إلى أن تكون أقل وفرةً في ^¹³C ، مقارنةً بوفرته في المصادر البركانية الرئيسية للكربون على الأرض. ونتيجةً لذلك، فإن المحيط الذي يحتوي على كائنات حية تقوم بعملية التمثيل الضوئي سيحتوي على نسبة أقل من ^¹³C / ^¹²C ضمن البقايا العضوية، ونسبة أعلى في مياه المحيط المقابلة. أما المكون العضوي للرواسب المتحجرة فسيظل أقل وفرةً في ^¹³C ، ولكن يمكن قياسه .

تُعدّ عملية التجوية السيليكاتية ، وهي عملية غير عضوية يتم من خلالها سحب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي وترسيبه في الصخور، من العوامل التي تُؤدي أيضًا إلى تجزئة الكربون. ويُعتقد أن تكوّن العديد من المقاطعات النارية الكبيرة قبيل العصر الكريوجيني، وما تلاه من تجوية كيميائية للبازلت الفيضي القاري الهائل الناتج عنها، والذي ساهم فيه تفكك رودينيا الذي عرّض العديد من هذه البازلتات الفيضية لظروف أكثر دفئًا ورطوبة بالقرب من الساحل، مما سرّع من التجوية الكيميائية، قد تسبب أيضًا في تحول إيجابي كبير في نسب نظائر الكربون، وساهم في بدء العصر الجليدي الستورتي. ^{[ 36 ]}

خلال الفترة المقترحة لظاهرة الأرض المتجمدة، لوحظت انخفاضات سريعة وحادة في نسبة الكربون ^-13 إلى الكربون ^{-12 . [ 37 ]} يسمح التحليل الدقيق لتوقيت "ارتفاعات" الكربون ^-13 في الرواسب عبر العالم بتحديد أربعة، وربما خمسة، أحداث جليدية في أواخر العصر النيوبروتيروزوي. ^{[ 38 ]}

تُعدّ التكوينات الحديدية المخططة (BIF) صخورًا رسوبية تتكون من طبقات من أكسيد الحديد والصوان الفقير بالحديد . في وجود الأكسجين، يتأكسد الحديد بشكل طبيعي ويصبح غير قابل للذوبان في الماء. غالبًا ما تكون هذه التكوينات قديمة جدًا، ويرتبط ترسبها عادةً بأكسدة الغلاف الجوي للأرض خلال حقبة الباليوبوروتيروزويك ، عندما تفاعل الحديد المذاب في المحيط مع الأكسجين الناتج عن عملية التمثيل الضوئي، فترسب على شكل أكسيد الحديد.

تشكلت هذه الطبقات عند نقطة التحول بين محيط خالٍ من الأكسجين ومحيط غني به. ولأن الغلاف الجوي اليوم غني بالأكسجين (حوالي 21% من حجمه) ومتصل بالمحيطات، فإنه من غير الممكن تراكم كمية كافية من أكسيد الحديد لترسيب طبقات. أما التكوينات الحديدية الواسعة الوحيدة التي ترسبت بعد العصر الباليوبوروتيروزوي (بعد 1.8 مليار سنة مضت) فهي مرتبطة بالرواسب الجليدية الكريوجينية .

لكي تترسب هذه الصخور الغنية بالحديد، لا بد من وجود نقص في الأكسجين في المحيط، مما يسمح بتراكم كميات كبيرة من الحديد المذاب (على شكل أكسيد الحديدوز ) قبل أن يتفاعل مع عامل مؤكسد يحوّله إلى أكسيد الحديديك . ولكي يصبح المحيط خاليًا من الأكسجين، يجب أن يكون تبادل الغازات بينه وبين الغلاف الجوي المؤكسج محدودًا. ويجادل مؤيدو هذه الفرضية بأن ظهور تكوينات الحديد الشريطية (BIF) مجددًا في السجل الرسوبي هو نتيجة لانخفاض مستويات الأكسجين في محيط مغلق بالجليد البحري. ^{[ 11 ]} وقرب نهاية العصر الجليدي، يحدث إعادة لتبادل الغازات بين المحيط والغلاف الجوي، مما يؤدي إلى أكسدة مياه البحر الغنية بالحديدوز. ^{[ 39 ]} وقد يعكس التحول الإيجابي في نسبة نظير الحديد ⁵⁶ (δ56Fe) في _{عينة IRMM-014} من الطبقات السفلى إلى العليا لتكوينات الحديد الشريطية في العصر الكريوجيني زيادة في تحمض المحيط، حيث ترسبت الطبقات العليا مع ذوبان المزيد من الغطاء الجليدي المحيطي وذوبان المزيد من ثاني أكسيد الكربون في المحيط. ^{[ 40 ]}

يرى معارضو هذه الفرضية أن ندرة رواسب الحديد المخطط قد تشير إلى أنها تشكلت في بحار داخلية. ونظرًا لعزلتها عن المحيطات، فمن المحتمل أن تكون هذه البحيرات راكدة وخالية من الأكسجين في أعماقها، كما هو الحال في البحر الأسود اليوم ؛ إذ يمكن أن يوفر تدفق كافٍ من الحديد الظروف اللازمة لتكوين الحديد المخطط. ^{[ 18 ]} ومن الصعوبات الأخرى التي تحول دون افتراض أن الحديد المخطط يمثل نهاية العصر الجليدي وجوده متداخلًا مع الرواسب الجليدية؛ ^{[ 21 ]} وقد اقتُرح أن هذا التداخل ناتج عن دورات ميلانكوفيتش ، التي كانت تُدفئ البحار دوريًا بدرجة كافية تسمح بتبادل الغازات بين الغلاف الجوي والمحيط وترسيب الحديد المخطط. ^{[ 41 ]}

عادةً ما يُلاحظ حول قمم الرواسب الجليدية في العصر النيوبروتيروزوي انتقال حاد إلى طبقة من الحجر الجيري أو الدولوميت الرسوبي المترسب كيميائيًا ، يتراوح سمكها بين أمتار وعشرات الأمتار. ^{[ 42 ]} وتوجد هذه الكربونات الغطائية أحيانًا في تتابعات رسوبية لا تحتوي على صخور كربوناتية أخرى، مما يشير إلى أن ترسبها ناتج عن خلل كبير في كيمياء المحيط. ^{[ 43 ]}

تتميز هذه الكربونات الغطائية بتركيب كيميائي غير عادي، فضلاً عن بنى رسوبية غريبة تُفسَّر غالبًا على أنها تموجات كبيرة. ^{[ 44 ]} قد يكون سبب تكوّن هذه الصخور الرسوبية تدفقًا كبيرًا للأيونات الموجبة الشحنة ، كما هو الحال في التجوية السريعة خلال فترة الاحتباس الحراري الشديدة التي أعقبت حدث الأرض الجليدية. تبلغ البصمة النظيرية للكربون ^-13 (δ13C ) في الكربونات الغطائية حوالي -5‰، وهو ما يتوافق مع قيمة الوشاح - ويمكن اعتبار هذه القيمة المنخفضة دلالة على غياب الحياة، إذ عادةً ما تعمل عملية التمثيل الضوئي على رفع هذه القيمة؛ أو ربما يكون انبعاث رواسب الميثان قد خفّضها من قيمة أعلى، مما يُعادل تأثيرات عملية التمثيل الضوئي.

لا تزال الآلية الكامنة وراء تكوين كربونات الغطاء الجليدي غير واضحة، لكن التفسير الأكثر شيوعًا يشير إلى أنه عند ذوبان الأرض الجليدية، كان الماء يذيب كميات كبيرة من _ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي مكونًا حمض الكربونيك ، الذي كان يتساقط على شكل أمطار حمضية . كان هذا الحمض يُؤدي إلى تجوية الصخور السيليكاتية والكربوناتية المكشوفة (بما في ذلك الرواسب الجليدية سهلة التآكل)، مُطلقًا كميات كبيرة من الكالسيوم، الذي كان يُجرف إلى المحيط مُشكلًا طبقات ذات نسيج مميز من الصخور الرسوبية الكربوناتية. ويمكن العثور على هذه الرواسب الكربوناتية غير الحيوية فوق الرواسب الجليدية التي أدت إلى ظهور فرضية الأرض الجليدية.

مع ذلك، توجد بعض الإشكاليات في تحديد الأصل الجليدي للكربونات المتراكمة. فتركيز ثاني أكسيد الكربون العالي في الغلاف الجوي من شأنه أن يجعل المحيطات حمضية ويذيب أي كربونات موجودة فيها، وهو ما يتعارض تمامًا مع ترسب هذه الكربونات. كما أن سمك بعض هذه الكربونات يفوق بكثير ما يمكن أن ينتج بشكل معقول خلال فترات ذوبان الجليد السريعة نسبيًا. ويزداد هذا الاحتمال ضعفًا بسبب غياب الكربونات المتراكمة فوق العديد من الطبقات ذات الأصل الجليدي الواضح في نفس الفترة الزمنية، ووجود كربونات مماثلة ضمن الطبقات المقترحة ذات الأصل الجليدي. ^{[ 18 ]} وثمة آلية بديلة، ربما تكون قد أنتجت كربونات دوشانتو المتراكمة على الأقل، وهي الإطلاق السريع والواسع النطاق للميثان. وهذا ما يفسر انخفاض قيمة δ13C بشكل كبير، لتصل إلى -48 ^‰ .^{[ 45 ]} القيم - بالإضافة إلى السمات الرسوبية غير العادية التي يبدو أنها تشكلت بفعل تدفق الغاز عبر الرواسب.

تشير نظائر البورون إلى انخفاض حاد في درجة حموضة المحيطات قبل وبعد العصر الجليدي المارينوي . ^{[ 46 ]} قد يدل هذا على تراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، والذي يذوب جزء منه في المحيطات مكونًا حمض الكربونيك. ورغم أن تغيرات البورون قد تكون دليلًا على تغير مناخي حاد، إلا أنها لا تستلزم بالضرورة حدوث تجلد عالمي.

سطح الأرض فقير جدًا بالإيريديوم ، الذي يتواجد بشكل أساسي في لب الأرض. المصدر الوحيد المهم لهذا العنصر على السطح هو الجسيمات الكونية التي تصل إلى الأرض. خلال فترة الأرض الجليدية، كان الإيريديوم يتراكم على الصفائح الجليدية، وعندما يذوب الجليد، تكون طبقة الرواسب الناتجة غنية بالإيريديوم. تم اكتشاف شذوذ في تركيز الإيريديوم عند قاعدة التكوينات الكربوناتية للغطاء الجليدي، واستُخدم هذا الاكتشاف للإشارة إلى أن العصر الجليدي استمر لمدة 3 ملايين سنة على الأقل، ^{[ 47 ]} ولكن هذا لا يعني بالضرورة أن التجلد كان عالميًا ؛ في الواقع، يمكن تفسير شذوذ مماثل بتأثير نيزك كبير . ^{[ 48 ]}

باستخدام نسبة الكاتيونات المتحركة إلى تلك المتبقية في التربة أثناء التجوية الكيميائية (المؤشر الكيميائي للتغير)، تبين أن التجوية الكيميائية تباينت بشكل دوري ضمن التتابع الجليدي، حيث ازدادت خلال الفترات بين الجليدية وانخفضت خلال الفترات الجليدية الباردة والجافة. ^{[ 49 ]} يشير هذا النمط، إذا كان انعكاسًا حقيقيًا للأحداث، إلى أن "الأرض المتجمدة" كانت أقرب شبهًا إلى دورات العصر الجليدي البليستوسيني منها إلى الأرض المتجمدة تمامًا.

بالإضافة إلى ذلك، تُظهر الرواسب الجليدية لتكوين بورت أسكيج تيليت في اسكتلندا بوضوح دورات متداخلة من الرواسب الجليدية والبحرية الضحلة. ^{[ 50 ]} وتعتمد أهمية هذه الرواسب بشكل كبير على تأريخها. يصعب تأريخ الرواسب الجليدية، وأقرب طبقة مؤرخة لمجموعة بورت أسكيج تقع  على بُعد 8 كيلومترات فوق الطبقات محل الاهتمام. ويعني تأريخها إلى 600 مليون  سنة أنه يمكن ربط هذه الطبقات مبدئيًا بالتجلد الستورتي، ولكنها قد تُمثل تقدمًا أو تراجعًا للأرض المتجمدة.

قد يبدو التوزيع الاستوائي للقارات، على نحوٍ غير بديهي، ضروريًا لبدء ظاهرة الأرض الكروية الثلجية. ^{[ 54 ]} فالقارات الاستوائية أكثر انعكاسًا لأشعة الشمس من المحيطات المفتوحة، وبالتالي تمتص كمية أقل من حرارة الشمس: إذ يحدث معظم امتصاص الطاقة الشمسية على الأرض اليوم في المحيطات الاستوائية. ^{[ 55 ]} علاوة على ذلك، تتعرض القارات الاستوائية لكميات أكبر من الأمطار، مما يؤدي إلى زيادة تصريف الأنهار وتآكل التربة. وعند تعرضها للهواء، تخضع الصخور السيليكاتية لتفاعلات التجوية التي تزيل ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي. وتسير هذه التفاعلات على النحو العام التالي:

ومن الأمثلة على هذا التفاعل تجوية معدن الولاستونيت :

تتفاعل كاتيونات الكالسيوم المنطلقة مع البيكربونات المذابة في المحيط لتكوين كربونات الكالسيوم كصخر رسوبي مترسب كيميائياً. ينقل هذا ثاني أكسيد الكربون، وهو غاز دفيئة، من الهواء إلى الغلاف الجوي ، وفي حالة الاستقرار على نطاق زمني جيولوجي، يعوض ثاني أكسيد الكربون المنبعث من البراكين إلى الغلاف الجوي.

حتى عام 2003، كان من الصعب تحديد التوزيع القاري الدقيق خلال العصر النيوبروتيروزوي نظرًا لقلة الرواسب المناسبة للتحليل. ^{[ 56 ]} تشير بعض عمليات إعادة البناء إلى وجود قارات قطبية - والتي كانت سمة مميزة لجميع العصور الجليدية الرئيسية الأخرى - مما وفر نقطة لتكوّن الجليد. وقد تكون التغيرات في أنماط دوران المحيطات قد أدت إلى ظهور ظاهرة الأرض المتجمدة. ^{[ 57 ]}

تشمل العوامل الإضافية التي ربما ساهمت في بدء ظاهرة التراكم السريع للإشعاع في العصر النيوبروتيروزوي دخول الأكسجين الحر إلى الغلاف الجوي، والذي ربما وصل إلى كميات كافية للتفاعل مع الميثان في الغلاف الجوي ، مؤكسدًا إياه إلى ثاني أكسيد الكربون، وهو غاز دفيئة أضعف بكثير، ^{[ 58 ]} وشمس أصغر سنًا - وبالتالي أقل سطوعًا - والتي كانت ستصدر إشعاعًا أقل بنسبة 6% في العصر النيوبروتيروزوي. ^{[ 18 ]}

عادةً، مع انخفاض درجة حرارة الأرض نتيجةً للتقلبات المناخية الطبيعية وتغيرات الإشعاع الشمسي الوارد، يُبطئ هذا التبريد من تفاعلات التجوية. ونتيجةً لذلك، تقل كمية ثاني أكسيد الكربون المُزال من الغلاف الجوي، وترتفع درجة حرارة الأرض مع تراكم هذا الغاز الدفيئي - تُحدّ هذه العملية، المعروفة باسم " التغذية الراجعة السلبية "، من شدة التبريد. خلال العصر الكريوجيني، كانت قارات الأرض تقع جميعها في خطوط العرض الاستوائية ، مما جعل هذه العملية المُخففة أقل فعالية، حيث استمرت معدلات التجوية العالية على اليابسة حتى مع انخفاض درجة حرارة الأرض. وقد تسبب ذلك في امتداد الجليد إلى ما وراء المناطق القطبية. وبمجرد أن وصل الجليد إلى مسافة 30 درجة من خط الاستواء، ^{[ 59 ]} يمكن أن تنشأ تغذية راجعة إيجابية، بحيث تؤدي زيادة انعكاسية الجليد (البياض) إلى مزيد من التبريد وتكوين المزيد من الجليد، حتى تُغطى الأرض بأكملها بالجليد.

بسبب انخفاض معدلات التبخر ، تُعدّ القارات القطبية جافة للغاية بحيث لا تسمح بترسب كميات كبيرة من الكربون، مما يحدّ من كمية ثاني أكسيد الكربون الجوي التي يمكن إزالتها من دورة الكربون . ويشير الارتفاع التدريجي في نسبة نظير الكربون ^-13 مقارنةً بنظير الكربون ^-12 في الرواسب التي سبقت التجلد العالمي إلى أن انخفاض ثاني أكسيد الكربون قبل عصر الأرض المتجمدة كان عملية بطيئة ومستمرة. _[ 60 ^{] وتتميز بداية} عصر الأرض المتجمدة بانخفاض حاد في قيمة δ13C ^في الرواسب، ^{[ 61 ]} وهي سمة مميزة قد تُعزى إلى انهيار في الإنتاجية البيولوجية نتيجة لانخفاض درجات الحرارة وتغطية المحيطات بالجليد.

في يناير 2016، اقترح جيرنون وآخرون "فرضية التلال الضحلة" التي تتضمن تفكك رودينيا، رابطةً بين ثوران وتغير سريع للصخور الهيالوكلاستيتية على طول التلال الضحلة وبين زيادات هائلة في قلوية محيط مغطى بغطاء جليدي سميك. وأثبت جيرنون وآخرون أن الزيادة في القلوية خلال فترة التجلد كافية لتفسير سمك طبقة الكربونات المتكونة في أعقاب أحداث "كرة الثلج الأرضية". ^{[ 62 ]}

أظهرت دراسة تحديد بداية العصر الجليدي الستورتي أنه متزامن مع تشكل مقاطعة صخرية نارية كبيرة في المناطق الاستوائية. ويُعتقد أن تجوية هذه المقاطعة الصخرية النارية الاستوائية الكبيرة قد امتصت كمية كافية من ثاني أكسيد الكربون من الهواء لتمكين حدوث تجلد كبير. ^{[ 63 ]}

انخفضت درجة الحرارة العالمية إلى مستويات متدنية للغاية، حتى أصبح خط الاستواء باردًا كقارة أنتاركتيكا في عصرنا الحالي. ^{[ 51 ]} وقد حافظت الصفائح الجليدية على هذه الدرجة المنخفضة من الحرارة، إذ عكست معظم الطاقة الشمسية الواردة إلى الفضاء. كما أن نقص السحب الحافظة للحرارة، الناتج عن تجمد بخار الماء من الغلاف الجوي، زاد من حدة هذا التأثير. ويُعتقد أن انبعاث غاز ثاني أكسيد الكربون كان منخفضًا بشكل غير معتاد خلال العصر الكريوجيني، مما مكّن من استمرار التجلد العالمي. ^{[ 64 ]}

تشير التقديرات إلى أن مستويات ثاني أكسيد الكربون اللازمة لإذابة الجليد على الأرض كانت أعلى بـ 350 مرة مما هي عليه اليوم، أي ما يعادل 13% من الغلاف الجوي. ^{[ 65 ]} ولأن الأرض كانت مغطاة بالجليد بشكل شبه كامل، لم يكن بالإمكان سحب ثاني أكسيد الكربون من الغلاف الجوي عن طريق إطلاق أيونات المعادن القلوية الناتجة عن تجوية الصخور السيليسية . على مدى 4 إلى 30 مليون سنة، تراكمت كميات كافية _{من ثاني} أكسيد الكربون والميثان، المنبعثة بشكل رئيسي من البراكين، بالإضافة إلى تلك الناتجة عن تحويل الميكروبات للكربون العضوي المحتجز تحت الجليد إلى غاز، ^{[ 66 ]} مما أدى في النهاية إلى تأثير دفيئة كافٍ لإذابة الجليد السطحي في المناطق الاستوائية حتى تشكلت منطقة من اليابسة والماء خالية من الجليد بشكل دائم؛ وكانت هذه المنطقة أغمق لونًا من الجليد، وبالتالي تمتص طاقة أكبر من الشمس، مما أدى إلى بدء "حلقة تغذية راجعة إيجابية". ^{[ 67 ]}

ربما كانت المناطق التي خلت من الغطاء الجليدي الدائم أولًا في خطوط العرض المتوسطة، وليس في المناطق الاستوائية، لأن دورة المياه السريعة كانت ستعيق ذوبان الجليد في خطوط العرض المنخفضة. ومع خلو هذه المناطق من الجليد، هبت رياح الغبار منها إلى الصفائح الجليدية في أماكن أخرى، مما قلل من بياضها وسرّع عملية ذوبان الجليد. ^{[ 68 ]} كما يُحتمل أن يكون زعزعة استقرار رواسب كبيرة من هيدرات الميثان المحصورة في التربة الصقيعية في خطوط العرض المنخفضة قد شكّل عاملًا محفزًا و/أو آلية تغذية راجعة إيجابية قوية لذوبان الجليد والاحترار. ^{[ 69 ]}

كانت الميثانوجينات عاملاً مهماً في ذوبان الجليد خلال حقبة الأرض الثلجية في العصر المارينوي. وقد أدى عودة الإنتاجية الأولية العالية في المياه السطحية إلى زيادة اختزال الكبريت الميكروبي على نطاق واسع، مما تسبب في تحول المياه العميقة إلى بيئة شديدة الاختزال للكبريت. وتسببت هذه البيئة في تكوين كميات كبيرة من كبريتيدات الميثيل، والتي بدورها تحولت إلى ميثان بواسطة الميثانوجينات. ويؤكد انخفاض كبير في نسبة نظائر النيكل وجود نشاط ميثانوجيني مرتفع خلال هذه الفترة من ذوبان الجليد والاحترار العالمي. ^{[ 70 ]}

في القارات، سيؤدي ذوبان الأنهار الجليدية إلى إطلاق كميات هائلة من الرواسب الجليدية، التي ستتعرض للتآكل والتجوية. وستكون الرواسب الناتجة التي تصل إلى المحيط غنية بالعناصر الغذائية مثل الفوسفور ، والذي سيؤدي، بالاقتران مع وفرة _ثاني أكسيد الكربون ، إلى تكاثر هائل للبكتيريا الزرقاء ، مما سيؤدي بدوره إلى إعادة أكسجة الغلاف الجوي بسرعة نسبية، وربما ساهم في ظهور الكائنات الحية في العصر الإدياكاري والانفجار الكامبري اللاحق - حيث سمح ارتفاع تركيز الأكسجين بتطور أشكال الحياة متعددة الخلايا الكبيرة . وعلى الرغم من أن حلقة التغذية الراجعة الإيجابية ستذيب الجليد في فترة جيولوجية قصيرة، ربما أقل من 1000 عام، إلا أن تجديد الأكسجين في الغلاف الجوي وانخفاض مستويات _ثاني أكسيد الكربون سيستغرق آلاف السنين.

من المحتمل أن تكون مستويات ثاني أكسيد الكربون قد انخفضت بما يكفي لتجمد الأرض مرة أخرى؛ وربما تكررت هذه الدورة حتى انجرفت القارات نحو خطوط العرض القطبية. ^{[ 71 ]} تشير أدلة أحدث إلى أنه مع انخفاض درجات حرارة المحيطات، أدت زيادة قدرة المحيطات على إذابة الغازات إلى أكسدة الكربون الموجود في مياه البحر بسرعة أكبر إلى ثاني أكسيد الكربون. ويؤدي هذا مباشرة إلى زيادة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي، وزيادة ظاهرة الاحتباس الحراري لسطح الأرض، ومنع حدوث حالة تجمد كاملة. ^{[ 72 ]}

على مدى ملايين السنين، تراكمت الكريوكونيت على الجليد وداخله. واستقرت الكائنات الدقيقة المحبة للبرودة ، والرماد البركاني، والغبار من المناطق الخالية من الجليد على الجليد الذي يغطي مساحات شاسعة تصل إلى ملايين الكيلومترات المربعة. وبمجرد بدء ذوبان الجليد، أصبحت هذه الطبقات مرئية ، مما أدى إلى تغميق الأسطح الجليدية، وساهم في تسريع عملية الذوبان. ^{[ 73 ]} كما أن الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس أنتجت بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂ _{) عند} اصطدامها بجزيئات الماء. عادةً ما يتحلل بيروكسيد _{الهيدروجين} في ضوء الشمس، ولكن بعضه كان محتجزًا داخل الجليد. وعندما بدأت الأنهار الجليدية بالذوبان، انطلق هذا البيروكسيد إلى المحيط والغلاف الجوي، حيث انقسم إلى جزيئات ماء وأكسجين، مما زاد من نسبة الأكسجين في الغلاف الجوي _. ^{[ 74 ]}

بينما لا يُنكر وجود الأنهار الجليدية، فإن فكرة تغطية الكوكب بأكمله بالجليد تُعدّ أكثر إثارة للجدل، ما دفع بعض العلماء إلى افتراض "أرض كرة جليدية"، حيث تبقى طبقة من المياه الخالية من الجليد، أو ذات سماكة جليدية، حول خط الاستواء، مما يسمح باستمرار الدورة الهيدرولوجية. تروق هذه الفرضية للعلماء الذين يلاحظون سمات معينة في السجل الرسوبي لا يمكن أن تتشكل إلا تحت مياه مفتوحة أو جليد سريع الحركة (والذي يتطلب وجود منطقة خالية من الجليد للانتقال إليها). وقد رصدت أبحاث حديثة دورات جيولوجية كيميائية في الصخور الفتاتية ، مما يُظهر أن فترات "الكرة الجليدية" كانت تتخللها فترات دافئة، على غرار دورات العصر الجليدي في تاريخ الأرض الحديث. وقد واجهت محاولات بناء نماذج حاسوبية لـ"الأرض الكروية الجليدية" صعوبة في استيعاب الغطاء الجليدي العالمي دون تغييرات جوهرية في القوانين والثوابت التي تحكم الكوكب.

تتضمن فرضية الأرض المتجمدة، الأقل تطرفًا، تطورًا مستمرًا في التكوينات القارية وتغيرات في دوران المحيطات. ^{[ 75 ]} وقد أنتجت الأدلة المُجمعة نماذج الأرض الطينية ^{[ 76 ]} حيث لا يسمح السجل الطبقي بافتراض حدوث تجلدات عالمية كاملة. ^{[ 75 ]} وقد أقرت فرضية كيرشفينك الأصلية ^{[ 11 ]} بأنه من المتوقع وجود برك دافئة في المناطق الاستوائية في الأرض المتجمدة.

وتقترح فرضية أكثر تطرفاً، وهي فرضية حزام الماء الأرضي، أن المناطق الخالية من الجليد في المحيط استمرت في الوجود حتى مع تجمد القارات الاستوائية. ^{[ 77 ]}

يشير نيك إيلز إلى أن حقبة الأرض الجليدية في العصر النيوبروتيروزوي لم تكن في الواقع مختلفة عن أي حقبة جليدية أخرى في تاريخ الأرض، وأن الجهود المبذولة لإيجاد سبب واحد من المرجح أن تنتهي بالفشل. ^{[ 18 ]} تقترح فرضية "الصدع المتشابك" نبضتين من "انفصال" القارات - أولاً، تفكك رودينيا، مما أدى إلى تكوين المحيط الهادئ البدائي؛ ثم انقسام قارة البلطيق عن لورنتيا ، مما أدى إلى تكوين المحيط الأطلسي البدائي - تزامنت مع الفترات الجليدية. من شأن الارتفاع التكتوني المصاحب أن يشكل هضابًا عالية، تمامًا كما أن صدع شرق إفريقيا مسؤول عن التضاريس المرتفعة؛ ويمكن لهذه الأرض المرتفعة أن تستضيف الأنهار الجليدية.

تُعتبر التكوينات الحديدية المخططة دليلاً قاطعاً على وجود غطاء جليدي عالمي، إذ تتطلب وجود أيونات الحديد الذائبة ومياه خالية من الأكسجين لتتشكل؛ إلا أن الامتداد المحدود لرواسب الحديد المخططة في العصر النيوبروتيروزوي يشير إلى احتمال تشكلها في بحار داخلية بدلاً من المحيطات المتجمدة. وتشهد هذه البحار تنوعاً واسعاً في تركيبها الكيميائي؛ فمعدلات التبخر العالية قد تُركّز أيونات الحديد، بينما قد يسمح انعدام الدوران الدوري بتكوّن مياه قاعية خالية من الأكسجين. ويميل التصدع القاري، وما يصاحبه من هبوط أرضي، إلى إنتاج مثل هذه المسطحات المائية المغلقة. ويُهيئ هذا التصدع، وما يصاحبه من هبوط أرضي، مساحةً للترسيب السريع للرواسب، مما يُغني عن الحاجة إلى ذوبان هائل وسريع لرفع مستوى سطح البحر العالمي.

كانت إحدى الفرضيات المنافسة لتفسير وجود الجليد على القارات الاستوائية هي أن ميل محور الأرض كان مرتفعًا نسبيًا، حوالي 60 درجة، مما يضع اليابسة في "خطوط عرض" عالية، على الرغم من ندرة الأدلة الداعمة لهذه الفرضية. ^{[ 83 ]} وثمة احتمال أقل تطرفًا يتمثل في أن القطب المغناطيسي للأرض هو الذي تحرك إلى هذا الميل، إذ تعتمد القراءات المغناطيسية التي أشارت إلى وجود قارات جليدية على تشابه نسبي بين القطبين المغناطيسي والدوراني. في كلتا الحالتين، سيقتصر التجمد على مناطق صغيرة نسبيًا، كما هو الحال اليوم؛ ولا يلزم حدوث تغيرات مناخية حادة.

أُعيد تفسير الأدلة على وجود رواسب جليدية في خطوط العرض المنخفضة خلال فترات ما يُفترض أنها فترة الأرض المتجمدة، وذلك من خلال مفهوم التبادل القصوري والانجراف القطبي الحقيقي . ^{[ 84 ] [ 85 ]} تقترح هذه الفرضية، التي وُضعت لتفسير بيانات المغناطيسية القديمة، أن اتجاه الأرض بالنسبة لمحور دورانها قد تغير مرة واحدة أو أكثر خلال الفترة الزمنية العامة المنسوبة إلى فترة الأرض المتجمدة. وهذا من شأنه أن يُنتج نفس توزيع الرواسب الجليدية دون اشتراط ترسب أي منها عند خط الاستواء. ^{[ 86 ]} مع أن الأساس الفيزيائي لهذا الافتراض سليم، إلا أن حذف نقطة بيانات واحدة معيبة من الدراسة الأصلية جعل تطبيق هذا المفهوم في هذه الظروف غير مُبرر. ^{[ 87 ]}

شهد العصر النيوبروتيروزوي تنوعًا ملحوظًا في الكائنات متعددة الخلايا، بما في ذلك الحيوانات. ازداد حجم الكائنات الحية وتعقيدها بشكل كبير بعد انتهاء العصور الجليدية الجليدية. ربما كان هذا التطور السريع للكائنات متعددة الخلايا نتيجةً لزيادة الضغوط التطورية الناجمة عن دورات متعددة من العصور الجليدية والدافئة؛ وبهذا المعنى، ربما تكون فترات الأرض الجليدية الجليدية قد "حفزت" التطور، تمامًا كما هو معروف أن العصور الجليدية خلال العصر البليستوسيني قد عملت كمضخة للتنوع في القارة القطبية الجنوبية. ^{[ 103 ]} بدلاً من ذلك، ربما لعبت مستويات النحاس المتقلبة وارتفاع نسبة الأكسجين دورًا في ذلك. تغطي العديد من صخور الدياميتايت الستورتية بشكل غير متوافق طبقات غنية بالنحاس في جرينلاند وأمريكا الشمالية وأستراليا وأفريقيا؛ وقد أدى التفكك الجليدي وتآكل الصخور الغنية بالنحاس خلال العصر الجليدي الستورتي، بالإضافة إلى التجوية الكيميائية لمقاطعة فرانكلين البركانية الكبيرة ، إلى ارتفاع كبير في تركيزات النحاس في المحيط. نظرًا لأن النحاس عنصر أساسي في العديد من البروتينات التي تُسهم في تخفيف سمية الأكسجين ، وتخليق الأدينوسين ثلاثي الفوسفات ، وإنتاج الإيلاستين والكولاجين ، من بين وظائف بيولوجية أخرى، فقد كان هذا الارتفاع المفاجئ في تركيزات النحاس ضروريًا للتطور السريع للحياة متعددة الخلايا خلال الجزء الأخير من العصر النيوبروتيروزوي. واستمرت تركيزات النحاس المرتفعة حتى الانفجار الكامبري في بداية حقبة الحياة الظاهرة، ومن المرجح أنها أثرت على مساره أيضًا. ^{[ 104 ]}

إحدى الفرضيات التي اكتسبت رواجًا في السنوات الأخيرة: أن الأرض في بداياتها، التي كانت تُعرف بـ"الأرض المتجمدة"، لم تؤثر بشكل مباشر على تطور الحياة على الأرض، بل كانت نتاجًا لها. في الواقع، لا تتعارض هاتان الفرضيتان. الفكرة هي أن أشكال الحياة على الأرض تؤثر على دورة الكربون العالمية، وبالتالي فإن الأحداث التطورية الكبرى تُغير هذه الدورة، مُعيدَةً توزيع الكربون بين خزانات مختلفة ضمن نظام المحيط الحيوي، وفي هذه العملية تُخفض مؤقتًا مستوى الكربون في الغلاف الجوي (غازات الدفيئة) إلى أن يستقر نظام المحيط الحيوي المُعدَّل في حالة جديدة. يُعتقد أن الفترة الباردة من العصر الجليدي الهوروني مرتبطة بانخفاض محتوى غازات الدفيئة في الغلاف الجوي خلال حدث الأكسجة العظيم . وبالمثل، فإن الأرض التي كانت تُعرف بـ"الأرض المتجمدة" في العصر الكريوجيني ما قبل الكمبري، بين 580 و850 مليون سنة مضت (والتي شهدت بدورها عددًا من المراحل المتميزة)، يُمكن أن تكون مرتبطة بظهور حياة حيوانية متعددة الخلايا أكثر تطورًا واستيطان الحياة لليابسة. ^{[ 105 ] [ 106 ]} ومع ذلك، أشارت دراسة أجريت عام 2022، استنادًا إلى نتائج دراسات سابقة، إلى أن تطور النباتات البرية كان مدفوعًا بالتجلدات الكريوجينية، والتي افترضوا أيضًا أنها السبب في أن الطحالب الزيجنماتوفيسية (المجموعة الشقيقة للنباتات البرية ) أصبحت وحيدة الخلية ومحبة للبرودة ، وفقدت أسواطها وتطورت لديها خاصية الاقتران الجنسي . ^{[ 107 ]}

استُخدمت فرضية الأرض المتجمدة لتفسير الرواسب الجليدية في مجموعة هورونيان الصخرية في كندا ، على الرغم من أن الأدلة المغناطيسية القديمة التي تشير إلى وجود صفائح جليدية في خطوط العرض المنخفضة محل جدل، ^{[ 108 ] [ 109 ]} وتُظهر الأدلة الطبقية بوضوح ثلاث طبقات متميزة فقط من المواد الجليدية (تكوينات رامزي وبروس وغوغاندا) تفصل بينها فترات طويلة خالية من الجليد. وتُعد الرواسب الجليدية لتكوين ماكغانيين في جنوب إفريقيا أحدث قليلاً من الرواسب الجليدية الهورونية (حوالي 2.25 مليار سنة)، وربما ترسبت في خطوط العرض الاستوائية. ^{[ 110 ]} وقد طُرحت فرضية أن ارتفاع نسبة الأكسجين الحر الذي حدث خلال حدث الأكسجة العظيم أدى إلى إزالة غاز الميثان من الغلاف الجوي من خلال الأكسدة. ونظرًا لأن الإشعاع الشمسي كان أضعف بشكل ملحوظ في ذلك الوقت، فربما اعتمد مناخ الأرض على غاز الميثان، وهو غاز دفيئة قوي، للحفاظ على درجات حرارة سطح الأرض فوق درجة التجمد. في غياب هذا الاحتباس الحراري الناتج عن غاز الميثان، انخفضت درجات الحرارة بشكل حاد، وربما حدث تجلد عالمي بين 2.5 و2.2 مليار سنة مضت ، خلال العصرين السيديريان والرياسيان من حقبة الباليوبوروتيروزويك. ^{[ 109 ]}

شهد العصر النيوبروتيروزوي المتأخر ثلاث أو أربع عصور جليدية هامة. وكان العصر المارينوي أهمها، كما امتدت العصور الجليدية الستورتية على نطاق واسع. ^{[ 111 ]} حتى هوفمان، أحد أبرز مؤيدي نظرية كرة الثلج، يُقر بأن العصر الجليدي الجاسكيري الذي استمر 350 ألف عام ^{[ 1 ]} لم يُفضِ إلى تجلد عالمي، ^{[ 54 ]} على الرغم من أنه ربما كان بنفس شدة العصر الجليدي الأوردوفيسي المتأخر . ولا يزال وضع "التجلد" أو "حدث التبريد" الكايغاسي غير واضح؛ فبعض العلماء لا يُصنّفونه كعصر جليدي، بينما يشك آخرون في أنه قد يعكس طبقات غير مؤرخة بدقة من العصر الستورتي، ويعتقد آخرون أنه قد يكون بالفعل عصرًا جليديًا ثالثًا. ^{[ 112 ]} ومن المؤكد أنه كان أقل أهمية من العصرين الجليديين الستورتي والمارينوي، وربما لم يكن عالميًا في نطاقه. تشير الأدلة الناشئة إلى أن الأرض شهدت عدداً من العصور الجليدية خلال العصر النيوبروتيروزوي، وهو ما يتعارض بشدة مع فرضية كرة الثلج. ^{[ 4 ]}