Domatoceras，一種帶硬殼的魷魚的先驅，在4.43億年前的早志留紀時期繁盛。一億多年後的石炭紀時期，Pentamerus，一種類似蛤蜊的雙殼無脊椎動物，聚集在海底。兩者都在其罕見同位素的碳和氧中，以及在它們碳酸鈣貝殼中，這些貝殼後來變成了化石。透過檢查這種結合的罕見同位素的百分比，科學家們現在已經證實了二氧化碳水平與古代氣候變暖之間的聯絡。
碳和氧的某些同位素具有額外的中子，特別是13C和18O，它們在較低溫度下更容易彼此結合。由於科學家們知道有利的結合條件，因此古代貝殼中這種配對的數量為不同時期提供了一個溫度計。
加州理工學院的地球化學家羅斯瑪麗·卡梅和約翰·艾勒及其同事，統計了來自志留紀和石炭紀時期的化石貝殼中的這些耦合，並發現，與早期的發現相反，志留紀較高的二氧化碳濃度確實與較高的海洋溫度有關。
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艾勒說：“定量重建此時期地表溫度的嘗試表明，這兩個時期的平均全球溫度彼此相似。我們的結果表明，志留紀的熱帶海洋比石炭紀溫暖得多，這與關於溫室氣體對全球氣候重要性的普遍預期相符。”
之前的大多數重建依賴於諾貝爾獎獲得者哈羅德·尤里根據溫度測量碳酸鈣和海水中18O相對濃度的測量方法。但該方法基於海洋中18O的原始濃度，而從化石記錄中準確重建原始濃度極其困難。
艾勒認為，新的測量方法更準確，因為它們不依賴於此類海水資料。該團隊計劃改進他們在《自然》雜誌中描述的新方法，並使用它來評估其他時期的溫度，例如大約5500萬年前發生的古新世-始新世極熱事件，當時氣候從相對涼爽突然轉變為極熱，以及地球週期性大規模滅絕期間的溫度。
這一發現進一步證實了溫室氣體驅動氣候變化的觀點，並預示著目前大氣中此類氣體濃度增加的不祥之兆。艾勒說：“它支援這樣一種觀點，即你可以使用簡單的輻射平衡論證——即溫室效應，將大氣化學與全球溫度聯絡起來。”