地球全体が赤道付近も含め完全に氷床に覆われた状態をいう。
先カンブリア時代の終わり頃（6億?8億年前）、実際にこのような激しい氷河時代が存在したという考え方が地球史の研究者の間で主流となりつつある。これをスノーボールアース仮説といい、1992年にカリフォルニア工科大学のジョー・カーシュヴィンク教授がアイデアとして専門誌に発表した[1]のが発端である。その後1998年にハーバード大学のポール・ホフマン教授が南アフリカのナミビアでのキャップカーボネイト調査結果などをまとめて科学雑誌サイエンスに投稿し[2]大きな反響を得た。
この仮説において注目するべき点は、全球凍結という壮絶な環境変動が原生生物の大量絶滅とそれに続く跳躍的な生物進化をもたらしたとされることであろう。たとえば酸素呼吸をする生物の誕生や、エディアカラ生物群と呼ばれる多細胞生物の出現などがスノーボールアース・イベントと密接に関わっていると考えられている。
この説が提案されるまでは、地球は形成直後のマグマオーシャンに覆われた灼熱の状態から徐々に冷えて、温暖な気候の時期と、寒冷な気候の時期、いわゆる氷河時代を経ながら現在に至ったもので、この間に地球全体が赤道に至るまで完全に凍結することはなかったと考えられてきた。
地球軌道において太陽光を源とする熱収支を考慮すると、仮に地球全体が凍結した場合、そのアルベドで陽光の大半が宇宙空間へ反射され、凍てついた氷床を溶かすことはできない。それゆえに、地球史上で一度地球全体が凍結したら以後は永遠にそのままであると考えられた。言い換えれば、地球を暖めて凍結状態から脱出する方法がなく、現在も凍結しているはずであると考えられた。
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それゆえに、現在の地球が温暖な気候を持ち、液体の海をたたえていることが、そのまま、地球が凍りついたことが一度もないことを示す何よりの証拠であるとも言われた。
スノーボールアース仮説では、凍結状態を脱出する方法として、火山活動に由来する二酸化炭素などの温暖化ガスの蓄積を挙げている。液体の海は大気中の二酸化炭素を吸収するため、大気中の温暖化ガスの濃度はある程度に抑えられ温室効果による温度上昇も抑制される。しかし、全球凍結で海も凍りついている場合には、火山から放出された二酸化炭素は海に吸収されることなく大気中に蓄積される。これが大きな温室効果を発揮して大気の温度を上げ、氷床を溶かすに至り全球凍結状態を脱出するとしている。
最近の研究では、先カンブリア時代末の約2億年の間におそらく4回の全球凍結が起こった、またそれ以前の約22億年前頃にも全地球的な寒冷化が発生した（ヒューロニアン氷期）と考えられるようになっている。以下6?8億年前に起こったスノーボールアースについて説明する。