微小的海洋動物——有孔蟲——無用的外殼靜靜地漂流到赤道太平洋的深處，最終停留在地表以下三英里（五公里）多的地方。隨著時間的推移，這種微觀外殼和其他碎屑的覆蓋層逐漸積累。“在太平洋中部，沉積速率每1000年增加一到兩釐米，”英國南安普頓國家海洋學中心的地址學家海科·普里克解釋道。“如果你在沉積物中向下移動一英寸，你就會回到2500年前。”
普里克和他的同事們走得更遠，他們從太平洋深處提取了一個沉積物巖芯，其歷史可以追溯到4200萬年前。研究人員將分析範圍限制在漸新世——大約在3400萬年前至2300萬年前的冰川時期——他們發現，全球氣候會對地球軌道在橢圓和圓形之間變化時，到達地球的陽光量發生的輕微變化做出反應。“到目前為止，在所有的記錄中，這是最長、最清晰的記錄，表明當時冰川期和間冰期之間的大部分氣候變化很可能與軌道週期有關，”普里克說。
研究人員從巖芯中提取了特定的有孔蟲樣本，然後用酸溶解了這些外殼。他們將產生的二氧化碳氣體泵入質譜儀，並準確確定了外殼的組成元素。這使他們能夠區分由相對較輕的碳和氧同位素組成的外殼，以及由更高比例的較重同位素組成的外殼。
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反過來，同位素揭示了很久以前的氣候圖景。原子量為 16 的氧 (O) 比其較重的對應物 18O 更容易蒸發。因此，當冰蓋形成時，海水中較重同位素的比例較高。由於這些微小生物用海水中的物質建造外殼，它們的碳酸鈣家園反映了當時海洋中兩種同位素的比例。“它們是記錄地球上任何給定時間存在多少冰的記錄儀，”普里克指出。
碳的各種同位素 12C 和 13C 也是如此。由於植物優先使用較輕的同位素，因此它的稀缺性記錄了海洋支援了多少生命。透過將這些同位素比率與天文週期（地球軌道在一個大約 400,000 年的週期內在一個橢圓和圓形路徑之間振盪）相匹配，研究人員發現冰川作用和冰退的模式遵循了我們星球軌道的偏心率——他們在 12 月 22 日的《科學》雜誌上報告了這一發現。
但是，地球軌道的偏心率並不會導致地球接收到的陽光量發生太大變化；能量預算受地球傾斜度或背向太陽的傾斜度的影響更大，這會讓人期望冰川作用發生在較短的週期內。相反，碳透過海洋移動所需的長時間顯然起到了緩衝作用。“你放入海洋中的每個碳原子都會在那裡停留大約 10 萬年，”普里克解釋說。“氣候系統會突出非常長的週期性變化，並抑制短期變化。”
地球目前的軌道接近圓形，如果遵循漸新世的模式，下一次冰河時代將在大約 50,000 年後到來。但是大氣中的二氧化碳含量已經達到了漸新世之前的數百萬年來從未見過的水平。因此，為了準確瞭解未來幾年的氣候狀況，科學家們將不得不繼續追溯到更遠的歷史時期，即始新世時期。
然而，現在已經很清楚，現在釋放的碳的影響將會在未來幾年影響海洋。“碳在海洋中的這種停留時間的另一個影響是，需要很長時間才能將系統沖洗乾淨，”普里克說。“要恢復到大量二氧化碳排放之前的水平，需要很長的時間。這不會是世界末日，但海平面上升會影響很大一部分人類。”更不用說今天在太平洋深海海底鋪設的外殼了。