La hipótesis de la Tierra Bola de Nieve se refiere a la idea de que en algún momento de la historia de la Tierra, específicamente durante el período Criogénico (hace 850 a 630 millones de años), toda la superficie se congeló, incluidos los océanos. La hipótesis de la Tierra Bola de Nieve es controvertida entre los paleontólogos, pero muchos creen que ayuda a explicar la presencia de depósitos glaciares en latitudes tropicales de este período, así como otros aspectos inusuales del registro geológico criogénico. Todos los científicos están de acuerdo en que hubo enormes glaciaciones en el período criogénico, el desacuerdo es si se volvieron globales en extensión.
Se cree que el escenario de la Tierra Bola de Nieve, si es que ocurrió, fue iniciado por la deriva de los continentes hacia una configuración casi exclusivamente ecuatorial. Esto habría provocado la rápida meteorización de las rocas continentales, que luego habrían absorbido grandes cantidades de dióxido de carbono atmosférico. Dado que el dióxido de carbono es un gas de efecto invernadero que desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la temperatura de la Tierra, este agotamiento habría provocado una acumulación descontrolada de hielo. Cuando los glaciares cubrieron la Tierra, habrían aumentado el albedo (reflectividad) de la Tierra, reflejando la energía de la luz de regreso al espacio, acelerando aún más el enfriamiento. El resultado final habría sido un planeta completamente cubierto de hielo, con temperaturas ecuatoriales similares a las de la Antártida actual.
Disipar la congelación profunda de la Tierra Bola de Nieve habría requerido grandes cantidades de dióxido de carbono. Como las rocas de silicato y carbonato, las fuentes normales de dióxido de carbono, se habrían cubierto por completo, el gas habría tenido que provenir de explosiones volcánicas. Durante períodos de tiempo de millones de años, las explosiones volcánicas arrojarían suficiente CO2 a la atmósfera para iniciar el calentamiento global. Este calentamiento haría que el hielo alrededor del ecuador se derrita y exponga la tierra, reduciendo el albedo de la Tierra y provocando una retroalimentación positiva del calentamiento.
Algunos científicos creen que la hipótesis de una «Tierra de bolas de nieve» es más realista que la Tierra de bolas de nieve, donde existiría una región de hielo delgado o un océano libre de hielo alrededor del ecuador. Esto es necesario para un ciclo hidrológico activo y, de hecho, algunos depósitos geológicos de la época indican la presencia de uno.
A veces se dice que la Tierra Bola de Nieve frena la evolución de la vida multicelular, pero la verdad es que no sabemos si esto es cierto o no. La vida unicelular ciertamente existió miles de millones de años antes que la criogénica y sobrevivió a través de ella, tal vez en respiraderos hidrotermales de aguas profundas y otros refugios. La supervivencia de la vida terrestre durante el período de la Tierra Bola de Nieve a veces se cita como un argumento de que la vida podría existir en los océanos cubiertos de hielo de los cuerpos exteriores del Sistema Solar, como la luna joviana Europa.