Domatoceras，一种带硬壳的鱿鱼的先驱，在4.43亿年前的早志留纪时期繁盛。一亿多年后的石炭纪时期，Pentamerus，一种类似蛤蜊的双壳无脊椎动物，聚集在海底。两者都在其罕见同位素的碳和氧中，以及在它们碳酸钙贝壳中，这些贝壳后来变成了化石。通过检查这种结合的罕见同位素的百分比，科学家们现在已经证实了二氧化碳水平与古代气候变暖之间的联系。
碳和氧的某些同位素具有额外的中子，特别是13C和18O，它们在较低温度下更容易彼此结合。由于科学家们知道有利的结合条件，因此古代贝壳中这种配对的数量为不同时期提供了一个温度计。
加州理工学院的地球化学家罗斯玛丽·卡梅和约翰·艾勒及其同事，统计了来自志留纪和石炭纪时期的化石贝壳中的这些耦合，并发现，与早期的发现相反，志留纪较高的二氧化碳浓度确实与较高的海洋温度有关。
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艾勒说：“定量重建此时期地表温度的尝试表明，这两个时期的平均全球温度彼此相似。我们的结果表明，志留纪的热带海洋比石炭纪温暖得多，这与关于温室气体对全球气候重要性的普遍预期相符。”
之前的大多数重建依赖于诺贝尔奖获得者哈罗德·尤里根据温度测量碳酸钙和海水中18O相对浓度的测量方法。但该方法基于海洋中18O的原始浓度，而从化石记录中准确重建原始浓度极其困难。
艾勒认为，新的测量方法更准确，因为它们不依赖于此类海水数据。该团队计划改进他们在《自然》杂志中描述的新方法，并使用它来评估其他时期的温度，例如大约5500万年前发生的古新世-始新世极热事件，当时气候从相对凉爽突然转变为极热，以及地球周期性大规模灭绝期间的温度。
这一发现进一步证实了温室气体驱动气候变化的观点，并预示着目前大气中此类气体浓度增加的不祥之兆。艾勒说：“它支持这样一种观点，即你可以使用简单的辐射平衡论证——即温室效应，将大气化学与全球温度联系起来。”