عصر یخبندان‌های بزرگ زمین
زمین در طول تاریخ خود دوره‌های یخبندان زیادی را پشت سرگذاشته که بسیاری از آنها تحت تاثیر کاهش دی‌اکسیدکربن اتمسفر رخ داده‌اند، دوره‌هایی که به صورت یک چرخه منظم دائماً در حال تکرار هستند.
انسانهای ابتدایی با پوششی از پوست حیوانات در جستجوی غذا در یخچال‌های بزرگ و یخی در حال حرکت، این تصویری است که وقتی در مورد عصر یخبندان فکر می‌کنیم به ذهن بیشترمان می‌آید.
اما در حقیقت تعداد عصر یخبندان‌های زمین زیاد بوده و بیشتر آنها مدتها قبل از ظهور انسانها برای اولین بار ظاهر شدهاند. این عصر یخبندان‌ها در یک چیز باهم مشترک بودند؛ آنها آنچنان شدید بودند که تمام زمین به مدت ده‌ها یا حتی صدها میلیون سال یخ زده بود. در حقیقت به نظر می‌رسد این سیاره دارای سه مرحله اصلی برای عصر یخبندان است: گلخانه (Greenhouse) هنگامی که آب و هوای گرمسیری به قطب‌ها رسیده و به هیچ وجه یخچالی در قطب‌های زمین وجود ندارد. یخخانه (Icehouse) هنگامی که یخ دائمی وجود دارد گرچه وسعت آن بسیار متفاوت است. و گلوله برفی (Snowball) که در آن تمام سطح سیاره یخ زده است.
عصر یخبندان (Ice Age) دوره درازمدت کاهش دمای آب و هوای زمین است که در گسترش یخچال‌های قاره‌ای و یخچال‌های قطبی تأثیرگذار است. از دیدگاه یخبندان‌شناسی، عصر یخبندان بیشتر به دوره‌ای از یخسارها در نیمکره شمالی و جنوبی، گفته می‌شود. با این تعریف ما هنوز در عصر یخبندان هستیم چرا که یخسارهای گرینلند و قطب جنوب وجود دارند.
زمین گلوله برفی : ۲٫۴ تا ۲٫۱ میلیارد سال پیش
یخبندان هورونین (Huronian glaciation) که به زمین گلوله برفی (Snowball Earth) معروف است، قدیمی‌ترین عصر یخبندان شناخته شده است. زمین کمی بیش از ۲ میلیارد سال سن داشت و تنها اشکال تک سلولی حیات، در آن زندگی می‌کردند.
به نظر می‌رسد مراحل اولیه یخبندان هورونین که از ۲٫۴ تا ۲٫۳ میلیارد سال پیش شروع شد، بسیار شدید بوده است زیرا کل سیاره در دوران یخبندان زمین گلوله برفی فرو رفت. این امر ممکن است در اثر فعالیت مداوم آتشفشانی به مدت ۲۵۰ میلیون سال ایجاد شده باشد، که در آن اتمسفر زمین بوسیله گرد و غبار آتشفشانی پوشیده و از طرف دیگر میزان دی‌اکسید کربن بسیار کمی در اتمسفر وجود داشت که سبب کاهش اثر گلخانه‌ای شد.
بیشتر بخوانید: بزرگترین انقراض تاریخ زمین ۲ میلیارد سال پیش رخ داده است
انجماد عمیق: ۸۵۰ تا ۶۳۰ میلیون سال پیش
در طول ۲۰۰ میلیون سال از دوره کرایوجنین (Cryogenian) برخی از نقاط زمین در عمیق‌ترین سرمایی فرورفت که تاکنون مشابه آن را تجربه نکرده بودند، احتمالاً این دوره یخبندان سبب ظهور شکل پیشرفته حیات شده است. براساس یکی از نظریه‌ها، این یخبندان با تکامل سلول‌های بزرگ و احتمالاً موجودات چند سلولی ایجاد شد که پس از مرگ به بستر دریا ریختند. این سلول‌های بزرگ و موجودات چند سلولی دی‌اکسید کربن زمین را مصرف نمودند که در نتیجه اثر گلخانه‌ای تضعیف شده و دمای زمین کاهش یافت.
به نظر می‌رسد دو دوره یخبندان کرایوجنین مجزا وجود داشته است: یخبندان استرتین (Sturtian) که ۷۵۰ تا ۷۰۰ میلیون سال پیش رخ داد و به دنبال آن یخبندان مارینوآن (Marinoan) که ۶۶۰ تا ۶۳۵ میلیون سال پیش اتفاق افتاده است. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهند زمین در زمان یخبندان‌های بزرگ به یک گلوله برفی تبدیل شده، با این وجود محققان در تلاشند تا بفهمند دقیقاً چه اتفاقی افتاده است.
بیشتر بخوانید: کشف نحوه شکل گیری حیات پس از بزرگترین عصر یخبندان تاریخ زمین
انقراض دسته جمعی: ۴۵۰ تا ۴۲۰ میلیون سال پیش
یخبندان آندین-ساحاران (Andean-Saharan) که در انتهای اردویسین و اوایل سیلورین رخ داد با دومین انقراض دسته جمعی بزرگ زمین شناخته می‌شود. به گفته محققان کاهش دی‌اکسید کربن اتمسفر از عوامل این یخبندان بود که با شروع فعالیت‌های آتشفشانی در دوره سیلورین و بالا رفتن میزان CO2 این عصر یخبندان به پایان رسید. پس از پایان این یخبندان بود که گیاهان در خشکی‌های زمین رشد و تکامل یافته و شرایط زندگی در خشکی‌ها را فراهم نمودند.
بیشتر بخوانید: انقراض‌های دسته جمعی و بزرگ تاریخ زمین
هجوم گیاهان به خشکی‌ها: ۳۶۰ تا ۲۹۹ میلیون سال پیش
همانند یخبندان کرایوجنین، عصر یخبندان کارو (Karoo) در انتهای پالئوزوئیک شامل ۲ دوره یخبندان متمایز بوده است. اولین دوره این یخبندان در کربونیفر آغازی، حدود ۳۶۰ تا ۳۱۸ میلیون سال پیش رخ داد و دومین دوره آن در کربونیفر پایانی، ۳۱۵ تا ۲۹۹ میلیون سال پیش اتفاق افتاد.
این یخبندان احتمالاً در نتیجه هجوم گیاهان به خشکی‌ها بوده است. گیاهان با گسترش و افزایش جمعیت، CO2 اتمسفر را جذب کرده و اکسیژن آزاد کردند، در نتیجه سطح CO2 کاهش یافت که در نتیجه اثر گلخانه‌ای تضعیف و باعث ایجاد عصر یخبندان شد.
یخ زدن قطب جنوب: ۱۴ میلیون سال پیش
قطب جنوب همیشه یک بیابان یخ زده نبوده است. درست در حدود ۳۴ میلیون سال پیش، اولین یخچال‌های طبیعی کوچک بر فراز کوههای قطب جنوب شکل گرفتند. ۲۰ میلیون سال بعد هنگامی که درجه حرارت جهانی ۸ درجه سانتیگراد کاهش یافت، یخچال‌های طبیعی بر روی صخره‌ها شکل گرفته و صفحه یخ جنوبی متولد شد.
این کاهش دما در اثر ظهور رشته کوههای هیمالیا ایجاد شد. با افزایش ارتفاع این رشته کوه‌ها، آنها در معرض هوازدگی شدیدی قرار گرفتند که سبب کاهش CO2 و اثر گلخانه‌ای شد. اما نیمکره شمالی به مدت طولانی نسبتاً بدون یخ باقی مانده بود، تا این که گرینلند و قطب شمال در حدود ۳٫۲ میلیون سال پیش منجمد شدند.
آخرین پیشرفت یخ: ۲٫۵۸ میلیون سال پیش
یخبندان کواترنری (Quaternary Glaciation) از ۲٫۵ میلیون سال پیش آغاز شده و هنوز هم ادامه دارد. تاریخ آن از نظر زمین شناسی مربوط به عهد حاضر است از این رو می‌توان آن را با جزئیات بسیار بیشتری نسبت به سایرین مورد مطالعه قرار داد. بدیهی است که در طول دوره کواترنر صفحات یخی مراحل مختلف رشد و پسروی را پشت سر گذاشته‌اند.
در طی مراحل یخبندان، درجه حرارت پایین بود در نتیجه یخ‌های قطب‌ها شروع به گسترش کردند. در طی فاصله بین یخچالی درجه حرارت تا حدی افزایش یافت که سبب پسروی یخچال‌های طبیعی شد. دوره‌های کوتاه گسترش یخ‌ها که بطور متوسط ۱۰۰۰۰ سال طول می‌کشد استادیال (Stadials) نام دارند، در مقابل به دوره‌های کوتاه پسروی یخچال‌ها اینتراستادیال (Interstadials) گفته می‌شود.
محرک اصلی یخبندان کواترنری کاهش مداوم سطح CO2 اتمسفر، تحت تاثیر هوازدگی کوههای هیمالیا بوده است. با این وجود زمان یخبندان‌ها و فواصل بین یخچالی به وسیله تغییرات دوره‌ای مدار زمین هدایت می‌شوند که در نتیجه آن میزان تابش خورشید در قسمت‌های مختلف سیاره تغییر می‌کند. اثر این تغییرات کوچک مداری توسط بازخوردهای مثبت، مانند تغییر در سطح گازهای گلخانه‌ای تقویت می‌شود.
در طول دو سوم از دوره کواترنر، یخچال‌ها تقریباً از هر ۴۱۰۰۰ سال پسروی می‌کردند، که با سرعت تغییرات محور زمین منطبق است. حدود یک میلیون سال پیش به دلایلی که تا همین اواخر نامشخص بود، چرخه یخ به صورت دوره‌های ۱۰۰۰۰۰ ساله تغییر کرد.
بسیاری از یخبندان‌های کواترنری با هم تداخل داشته و هر کدام به طور جداگانه نامگذاری شدهاند که از میان آنها به می‌توان به یخچال و بین یخچالی باولین (Bavelian) و کرومرین (Cromerian)، یخچال السترین (Elsterian)؛ یخچال هولستینین (Holsteinian) و بین یخچالی سالین (Saalian) اشاره کرد. حدود ۱۳۰۰۰۰ تا ۱۱۴۰۰۰ سال پیش و در طی دوره بین یخچالی ایمیان (Eemian) یخ‌ها پسروی کرده و دوباره شروع به پیشروی و ساخت یخچال کردند که همه آن را با نام عصر یخبندان (The Ice Age) می‌شناسند.
عصر یخبندان ما: ۱۱۰۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ سال پیش
با نزدیک شدن به دوره یخبندان دمای هوا افزایش یافت اما دو دوره سرمازدگی وجود داشت. اولین دوره ۱۴۷۰۰ تا ۱۳۴۰۰ سال پیش رخ داد که بسیاری از مناطق اروپا را از وضعیت جنگلی به مناطق تندرا مانند سیبری امروزی تبدیل کرد، دوره دوم نیز ۱۲۸۰۰ تا ۱۱۵۰۰ سال پیش رخ داد که اروپا را منجمد کرد.
دوازده هزار سال پیش صفحات بزرگ یخی در ابتدای آخرین دوره بین یخچالی پسروی کرده و به انسانها اجازه بازگشت به عرض‌های شمالی را دادند. این دوره نسبتاً گرم با آب و هوای نسبتاً پایدار بود اما از آخرین دوره بین یخچالی ایمیان سردتر بوده و سطح آب اقیانوس‌ها ۳ متر پایین‌تر بود.
دوره کوتاه استراحت بین یخچالی پایان خواهد یافت و علیرغم تأثیرات انسانی بر آب و هوای جهان با ادامه چرخه دوره گلخانه‌ای روزی به پایان رسیده و صفحات یخی دوباره گسترش خواهند یافت.
بیشتر بخوانید: سال بدون تابستان در اثر فوران آتشفشان در بخش‌هایی از زمین