قطب جنوب که تقریباً چهار برابر ایالات متحده وسعت دارد، تقریباً به طور کامل با یک لایه یخ با مایل‌ها ضخامت پوشیده شده است. اما قطب جنوب همیشه منجمد نبوده است. پرسشی که مطرح می شود این است که قطب جنوب آخرین بار، چه زمانی عاری از یخ بوده است؟
این کلاهک یخی از نظر زمین‌شناسی نسبتاً به تازگی شکل گرفته است. اِریک وولف، دیرین‌اقلیم‌شناس دانشگاه کمبریج، می‌گوید: «فکر کنم بیشتر مردم تصورشان اینست که ۳۴ میلیون سال پیش زمانی بوده که صفحه یخی برای نخستین بار در قطب جنوب شکل گرفته است. پیش از این، بیشتر آن مانند شمال کانادای امروزی به شکل جنگل‌های تندرا و مخروطیان بوده است.»
دمای کره زمین عامل مهمی است که بر میزان پوشش یخ اثر می‌گذارد. حدود ۵۰ میلیون سال پیش، جهان حدود ۱۴ درجه سانتیگراد گرمتر از امروز بود، اما درجه حرارت به طور پیوسته در طی ۱۶ میلیون سال بعد کاهش یافت. تا ۳۴ میلیون سال پیش (دوره زمانی معروف به مرز اِئوسن-اُلیگوسن) آب و هوا ۸ درجه سانتیگراد گرمتر از امروز بود.
اما چه چیزی سبب این کاهش دما شد و آیا این تمام چیزیست که برای تشکیل صفحات یخی لازم بود؟
ولف می‌گوید: «دو عامل وجود دارد و احتمالاً هر دو عامل نقش داشتند. یکی از آن‌ها تغییر در غلظت دی‌اکسید ربن جوّ است و دیگری حرکت قاره‌ها و به ویژه باز شدن گذرگاه درِیک، تنگه‌ی بین آمریکای جنوبی و قطب جنوب که اقیانوس اطلس جنوبی را به اقیانوس آرام جنوبی متصل می‌کند.»
هر قدر دی‌اکسیدکربن جوّ بیشتر باشد، گرمای بیشتری به دام می‌افتد و سیاره گرمتر می‌شود.
تینا وَن دِ فلایِرت، زمین‌شیمی‌دان کالج اِمپِریال لندن، می‌گوید: «از حدود ۶۰ تا ۵۰ میلیون سال پیش، غلظت دی‌اکسیدکربن در جوّ زمین واقعاً بالا بوده، چیزی حدود ۱۰۰۰ تا ۲۰۰۰ قسمت در میلیون یا بین ۲.۵ تا ۵ برابر سطح امروزی. اما ما می‌دانیم CO2 موجود در جوّ از مرز ائوسن-الیگوسن پایین آمده است. این کاهش CO2 اتمسفر با سرد شدن آب و هوای جهانی همراه بوده که احتمالاً زمین را از یک آستانه منحرف کرده و اجازه‌ی شکل‌گیری صفحات یخی را داده است.»
با این حال، احتمالاً به دلیل تکتونیک صفحه‌ای، خنک‌سازی محلی نیز در قاره قطب جنوب وجود داشته است. تقریباً در این زمان، آمریکای جنوبی و قطب جنوب بالاخره از هم جدا شدند و جایی را گشودند که اکنون گذرگاه دریک است.
«این اتفاق جریانی را ایجاد کرد که ما آن را یک جریان دورِقطبی می‌نامیم (آب اطراف قطب جنوب به صورت دایره‌ای می‌چرخد). این امر قطب جنوب را از بقیه جهان جدا می‌کند و عبور توده‌های هوای گرم از اقیانوس جنوبی را بسیار سخت‌تر و در نتیجه قطب جنوب را سردتر می‌کند.»
تکتونیک صفحه‌ای نیز مستقیماً بر سطح دی‌اکسیدکربن اثر می‌گذارد. هوازدگی سنگ‌ها و فعالیت‌های آتشفشانی هر دو بخشی از چرخه کربن هستند، بنابراین طی هزاران سال، فرآیندهای زمین‌شناسی می‌توانند تعادل گازها را در جوّ تغییر دهند.
اگرچه برخی ابهامات بجا مانده، اما محققان به لطف نشانه‌های شیمیایی در رسوبات سنگی، نسبتاً درباره این انتقال ۳۴ میلیون سال پیش اطمینان دارند. اتم‌های اکسیژن به دو شکل وجود دارند: اکسیژن-۱۶ (اکسیژن عادی) و اکسیژن-۱۸ (اکسیژن سنگین). یخ‌های قاره‌ای حاوی نسبت بیشتری از اکسیژن-۱۶ سبک‌تر هستند، به این معنا که اقیانوس‌ها و درنتیجه پوست موجودات دریایی کوچک، وقتی صفحات یخی بزرگ‌تر هستند، حاوی درصد بیشتری از اکسیژن-۱۸ هستند.
با نگاه به ایزوتوپ‌های اکسیژن در پوست کربناته‌ی موجودات دریایی کوچک در رسوبات اقیانوس، جهشی در حدود ۳۴ میلیون سال پیش را مشاهده می‌کنید که مردم دلیل آن را رفتن ایزوتوپ اکسیژن [سبک‌تر] به سمت قاره قطب جنوب می‌دانند.
در مورد اینکه آیا قطب جنوب می‌تواند دوباره عاری از یخ شود، وَن دِ فلایرت توضیح می‌دهد: «قطعاً ممکن است. سیاره زمین قبلاً این کار را انجام داده و دوباره می‌تواند این کار را انجام دهد. در حالی که بعید است فعالیت‌های انسانی منجر به ذوب کامل ورقه یخ شود، مهم است که ما همین حالا هر کاری که می‌توانیم برای جلوگیری از بین رفتن یخ‌های قطب جنوب انجام دهیم. جلوگیری از بدترین سناریو به خود ما بستگی دارد.»
