微小的海洋动物——有孔虫——无用的外壳静静地漂流到赤道太平洋的深处，最终停留在地表以下三英里（五公里）多的地方。随着时间的推移，这种微观外壳和其他碎屑的覆盖层逐渐积累。“在太平洋中部，沉积速率每1000年增加一到两厘米，”英国南安普顿国家海洋学中心的地址学家海科·普里克解释道。“如果你在沉积物中向下移动一英寸，你就会回到2500年前。”
普里克和他的同事们走得更远，他们从太平洋深处提取了一个沉积物岩芯，其历史可以追溯到4200万年前。研究人员将分析范围限制在渐新世——大约在3400万年前至2300万年前的冰川时期——他们发现，全球气候会对地球轨道在椭圆和圆形之间变化时，到达地球的阳光量发生的轻微变化做出反应。“到目前为止，在所有的记录中，这是最长、最清晰的记录，表明当时冰川期和间冰期之间的大部分气候变化很可能与轨道周期有关，”普里克说。
研究人员从岩芯中提取了特定的有孔虫样本，然后用酸溶解了这些外壳。他们将产生的二氧化碳气体泵入质谱仪，并准确确定了外壳的组成元素。这使他们能够区分由相对较轻的碳和氧同位素组成的外壳，以及由更高比例的较重同位素组成的外壳。
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反过来，同位素揭示了很久以前的气候图景。原子量为 16 的氧 (O) 比其较重的对应物 18O 更容易蒸发。因此，当冰盖形成时，海水中较重同位素的比例较高。由于这些微小生物用海水中的物质建造外壳，它们的碳酸钙家园反映了当时海洋中两种同位素的比例。“它们是记录地球上任何给定时间存在多少冰的记录仪，”普里克指出。
碳的各种同位素 12C 和 13C 也是如此。由于植物优先使用较轻的同位素，因此它的稀缺性记录了海洋支持了多少生命。通过将这些同位素比率与天文周期（地球轨道在一个大约 400,000 年的周期内在一个椭圆和圆形路径之间振荡）相匹配，研究人员发现冰川作用和冰退的模式遵循了我们星球轨道的偏心率——他们在 12 月 22 日的《科学》杂志上报告了这一发现。
但是，地球轨道的偏心率并不会导致地球接收到的阳光量发生太大变化；能量预算受地球倾斜度或背向太阳的倾斜度的影响更大，这会让人期望冰川作用发生在较短的周期内。相反，碳通过海洋移动所需的长时间显然起到了缓冲作用。“你放入海洋中的每个碳原子都会在那里停留大约 10 万年，”普里克解释说。“气候系统会突出非常长的周期性变化，并抑制短期变化。”
地球目前的轨道接近圆形，如果遵循渐新世的模式，下一次冰河时代将在大约 50,000 年后到来。但是大气中的二氧化碳含量已经达到了渐新世之前的数百万年来从未见过的水平。因此，为了准确了解未来几年的气候状况，科学家们将不得不继续追溯到更远的历史时期，即始新世时期。
然而，现在已经很清楚，现在释放的碳的影响将会在未来几年影响海洋。“碳在海洋中的这种停留时间的另一个影响是，需要很长时间才能将系统冲洗干净，”普里克说。“要恢复到大量二氧化碳排放之前的水平，需要很长的时间。这不会是世界末日，但海平面上升会影响很大一部分人类。”更不用说今天在太平洋深海海底铺设的外壳了。