1987年,加州理工学院的古地磁学家科什温克(Joseph L. Kirschvink)将一块石头交给他的研究生桑尼(Dawn Y. Sumner)进行学位论文的研究。这块略带红色、由非常细的沙粒组成的石头采自澳大利亚南部的弗林德山脉(Flinders Ranges),沉积学研究表明它是在浅海环境下沉积形成的。桑尼经过仔细地反复确认,最终获得的研究结果让科什温克很惊讶,古地磁研究表明这块岩石居然最早产生于赤道附近。这块石头是从一套距今6亿-8亿年前的杂砾岩中获得的,这些杂砾岩中夹有大小不等的砾石,砾石上还有被摩擦的痕迹,这被认为是经过了冰川搬运的结果。如果它最早位于赤道附近,岂不是说明当时的冰川到达了赤道地区的海平面?
早在1964年,剑桥大学的地质学家哈兰德(Walter B. Harland)就对全球范围内6亿-8亿年前的新元古代的冰川沉积物进行了研究,他提出在全世界各个大洲都有这个时期的冰川沉积物,比如澳大利亚、阿曼、北美、非洲和中国南方等,说明这一时期的冰川可能是全球性的。哈兰德同时还通过简单的地磁学分析指出,这样的冰川可能推进到赤道附近。但是在当时,古地磁学的研究方法还不完善,板块运动学说也刚刚被接受,因此他的学说并没有获得广泛的支持。在我国南方,老一辈地质学家也注意到了这一时期的冰川沉积物,刘鸿允先生就曾建议将这一冰期事件称为“南华大冰期”。
经过更多的细致研究和证据挖掘,科什温克于1992年首次提出了“雪球地球”假说,认为在大约6亿-8亿年前的新元古代,曾有全球性冰期作用一直推进到赤道附近的海平面,这意味着地球变成了一个名副其实的“冰雪之球”。1998年,哈佛大学的霍夫曼(Paul F. Hofman)教授和他的合作者们进一步发展了“雪球地球”假说,认为“雪球地球”时期的海洋都会被冰冻,冰盖一直推进到赤道附近,冰盖的平均厚度能达到1公里,全球气温下降到大约零下50摄氏度左右。这样的严酷气候能够持续数百甚至上千万年。
列宁格勒地球物理天文台的地球物理学家布迪科(Mikhail I. Budyko)在上世纪60年代提出的“冰川灾变”模型首先吸引了科什温克的注意。太阳光能是地球能量的主要来源,而地球上的冰雪覆盖会像镜子那样把太阳光反射出去。“镜子”越大,反射的太阳光越多,地球的温度就会越低。现代地球的冰雪覆盖主要在极地附近,范围比较有限,所以这种效应并不明显。如果两极的冰雪覆盖增加到一定程度的话,导致地球温度明显下降,就会使冰雪覆盖随之增加;这样使反射的太阳光进一步增加,温度进一步下降……最终形成一个温度持续下降的“恶性循环”。布迪科认为,如果冰雪覆盖到南北纬30°左右的时候,地球的气候系统就会失去控制,冰雪就会一直覆盖到赤道附近,形成“雪球地球”。