W historii Ziemi były co najmniej dwa okresy – w paleoproterozoiku 2,4-2,1 mld lat temu i neoproterozoiku 850-630 mln lat temu, kiedy cała powierzchnia planety pokrywała się lodem. Wraz z końcem drugiego okresu doszło do szybkiego rozwoju złożonego życia wielokomórkowego na Ziemi. Dlatego nie tylko geolodzy, ale również planetolodzy, badający egzoplanety położone w „strefach zamieszkiwanych” (ekosferach), szukają przyczyn globalnego zlodowacenia.
Specjaliści z politechniki Massachusetts Institute of Technology przeanalizowali kilka scenariuszy, w których jako główne czynniki globalnego ochłodzenia były rozpatrywane dostęp światła słonecznego trafiającego na powierzchnię planety i poziom dwutlenku węgla w atmosferze.
Jak twierdzą autorzy badania, gwałtowny spadek promieniowania słonecznego mógł być związany z masową erupcją wulkanów czy powstaniem chmur blokujących światło słoneczne. I w tym, i w drugim przypadku dochodzi do ochłodzenia na planecie i rozszerzenia strefy lodu.
Później następuje sprzężenie zwrotne dodatnie - im większa jest powierzchnia lodów, tym większe jest albedo – (stosunek ilości promieniowania odbitego do padającego) i tym więcej promieni słonecznych odbija się, nie nagrzewając planety. Proces ochłodzenia przyśpiesza do czasu, kiedy lody nie pokryją całej planety.
Jednak z powodu obiegu węgla w przyrodzie wszystkie globalne epoki lodowcowe na Ziemi noszą charakter tymczasowy. Kiedy planeta nie jest pokryta lodem, poziom dwutlenku węgla w atmosferze w pewnym sensie jest kontrolowany wietrzeniem skał. Kiedy Ziemię przykrywa powłoka lodowa, wietrzenie znacznie się zmniejsza i dwutlenek węgla jest odkładany w atmosferze, tworząc efekt cieplarniany, który ostatecznie wyprowadza planetę z epoki lodowcowej.
Specjaliści opracowali prosty model matematyczny systemu klimatycznego Ziemi, który zawiera równania opisujące korelacje między promieniowaniem słonecznym, temperaturą powierzchni Ziemi, koncentracją dwutlenku węgla w atmosferze i konsekwencjami wietrzenia.
Okazało się, że dla zmiany planety w „śnieżkę” prędkość spadku promieniowania słonecznego jest ważniejszym parametrem niż jego ilość. Według ocen autorów Ziemia musiałaby odnotować przykładowo dwuprocentowy spadek dostępu światła słonecznego w ciągu 10 tys. lat, żeby powrócić do globalnego zlodowacenia.
Jak sądzą naukowcy, ich wnioski mogą odnosić się również do egzoplanet znajdujących się w potencjalnie zamieszkiwalnej strefie. One również mogą pokryć się lodem, jeśli gwałtownie spadnie poziom trafiającego na ich powierzchnię promieniowania gwiazdy.
Możecie mieć planetę, która znajduje się w granicach klasycznej zamieszkiwalnej strefy, ale jeśli docierające światło słoneczne zmienia się zbyt szybko, możecie otrzymać planetę śnieżkę
„Wskazuje to na to, że w koncepcji zamieszkiwalności jest o wiele więcej niuansów” – dodał.
Zdaniem autorów pracy naukowej kształtowanie się śnieżnych planet zależy od równowagi między trafiającym na powierzchnię światłem słonecznym, dodatnim sprzężeniem zwrotnym albedo i globalnym obiegiem węgla. Naukowcy planują kontynuację swojego badania, aby dokładniej określić wykładniki krytyczne dla każdego z tych parametrów.
