התקרחנות היא המונח הגיאולוגי המתאר כניסה לתקופת קרח, בה נוצרות כיפות קרח. עידן כזה, שהתקיים בסוף תקופת האורדוביק, לפני כ-444 מיליון שנה, מושך את תשומת הלב של מדעני אקלים ומכחישי התחממות כאחד. כדי להבין את קנה המידה של התקופה בסקאלת הזמן הגיאולוגית נציין שמדובר בתקופה ששררה כ-200 מיליון שנה לפני הופעת הדינוזאורים.

בניגוד לעידני קרח אחרים ב-500 מיליון השנים האחרונות, העידן הזה היה קצר במיוחד (בערך מיליון שנה). הסיבה העיקרית לעניין שהוא מושך היא, שהוא התרחש בתקופה שבה ריכוז הפחמן הדו חמצני היה גבוה מאוד, כפי שטוען איאן פלימר בספרו "שמיים וארץ" (Heaven and Earth):

"ההוכחה לכך שפחמן דו חמצני אינו הגורם המניע את האקלים טמונה בעידני קרח בעבר. על פי התחזית האפוקליפטית הנוכחית, אמור היה להתקיים אז [בתקופת האורדוביק] אפקט חממה כ"כ חזק, שההתחממות שהוא יוצר בלתי ניתנת לעצירה, בהשפעת ריכוז פחמן דו חמצני של יותר 4000 חלקיקים למיליון. בפועל, התקיים עידן קרח. ברור, אם כך, שריכוז גבוה של פחמן דו חמצני באטמוספירה אינו גורם להתחממות גלובלית, ואין שום התאמה בין טמפרטורה גלובלית לריכוז פחמן דו חמצני באטמוספירה".

לכאורה, יש הגיון בטענתו של פלימר: אם כיפות קרח התקיימו בתקופת ריכוזי שיא של פחמן דו חמצני, מדוע הרוב המוחלט של מדעני האקלים מוטרדים מעליית הריכוז בימינו, שהיא זניחה ביחס לריכוז באורדוביק?

כדי לענות על השאלה הזאת, נבהיר כמה פרטים שישלימו את התמונה. נתחיל בפחמן הדו-חמצני:

טענתו של פלימר ביחס לריכוזי פחמן דו חמצני של 4000 חלקיקים למיליון ויותר, מבוססת על המודל GEOCARB שפותח על ידי רוברט ברנר. זהו מודל ידוע של ריכוז פחמן דו חמצני בעבר הרחוק. התקופה האורבידיקית התרחשה כ"כ מזמן, שמידת אי הוודאות ביחס לריכוזי הפחמן הדו חמצני בה, היא עצומה. על פי המודל, ריכוז הפחמן הדו חמצני בתקופה זו היה בין 2400 ל-9000 חלקיקים למיליון. רזולוצית הזמן של המודלהיא 10 מיליון שנים, וברנר עצמו מזהיר מהתבססות על הערכות המודל ביחס לתקופה האורבידיקית המאוחרת, בגלל הקושי לייצג תנודות ברמות הפחמן הדו חמצני לאורך פרקי זמן קצרים יותר מ-10 מיליון שנים. לדבריו: "אין להתייחס לריכוזי הפחמן הדו חמצני כאל הערכה וודאית".

תנודות ברמות הפחמן הדו חמצני, שמשכן קצר מרזולוצית הזמן של המודל, עשויות להסביר את קיומו של עידן קרח קצר במהלך תקופה ארוכה יותר של אקלים חם. 

האם קיימות עדויות לתנודות בתקופת האורדוביק? מחקרים עדכניים גילו עדויות לטמפרטורת אוקיינוסים נמוכה ביחס להערכות קודמות. הטמפרטורות הנמוכות יוצרות תנאים אידיאליים להתפתחות מגוון צורות חיים ימיות ולהפחתה בכמויות הפחמן הדו חמצני באטמוספירה בהשפעת ספיגה שלו באוקיינוסים. בתקופה זו התרחש גם תהליך של היווצרות רכסי הרים (ה"אורוגנזה הטאקונית"). בלייה של סלעים המאפיינת תהליכי בניית רכסי הרים יכולה גם היא להביא להפחתה בכמות הפחמן הדו חמצני. כל אלה הם עשויים לגרום לתנודות קצרות טווח במחזור הפחמן הדו חמצני. 

גורם אחר שהשפעתו משמעותית הוא השמש. בתקופה האורבידיקית, קרינת השמש הייתה חלשה בכמה אחוזים, כך מראים מודלים ידועים של הסדרה הראשית של כוכבים. במפתיע, עוצמת הקרינה הנמוכה מעלה את סף ריכוז הפחמן הדו חמצני המאפשר היווצרות קרחונים עד לרמה של כ-3000 חלקיקים למיליון. האפקט הזה, בשילוב עם היחס הלוגריתמי בין ריכוז הפחמן הדו חמצני לעליית הטמפרטורה, יכול להסביר את היעדרו של אפקט חממה מוגבר, למרות הריכוז הגבוה של פחמן דו חמצני: בשל הקרינה החלשה מהשמש, ריכוז גבוה של פחמן דו חמצני הוא הכרחי על מנת למנוע קפיאה של כדור הארץ.

לסיכום, ריכוז הפחמן הדו חמצני היה, ככל הנראה, גבוה מאוד לקראת סוף התקופה האורבידיקית. שפל ברמת הפחמן הדו חמצני, שהתרחש קודם, היה קצר מכדי להופיע במודל GEOCARB, אך הריכוז בו היה נמוך מספיק, בשילוב עם עוצמה נמוכה של קרינת השמש, בכדי לאפשר היווצרות של כיפות קרח. מדובר בתקופה קצרה של אקלים קר בעידן חם, בעקבות צירוף של כמה תנאים.

הגרף להלן מציג תמונה (פשטנית במקצת) שעשויה להבהיר את התופעה:

עידן הקרח האורבידיקי

כאשר בוחנים אירועים בעבר הגיאולוגי הרחוק, חשוב לזכור שקיימת מידה רבה של אי וודאות. ככל שבוחנים את האקלים בעבר הרחוק יותר, מידת אי הוודאות גדלה. עם התפתחות שיטות המחקר וההערכה של נתוני העבר, סביר שהתמונה תתבהר ותתעדכן. כמו כן, פחמן דו חמצני הוא גורם מרכזי המשפיע על האקלים, אך בשום אופן אינו הגורם היחיד. התעלמות מגורמים אחרים מובילה בהכרח למסקנות שגויות.