Чтобы проследить за историей уровня моря и ледниковых покровов Земли в кайнозойскую эру (началась 66 миллионов лет назад и продолжается до сих пор), специалисты проанализировали химический состав образцов глубоководных осадочных пород в Тихом океане. По содержанию изотопов кислорода-18 в останках раковин фораминифер можно узнать температуру морской воды и ее насыщенность кислородом в прошлом, а соотношение магния и кальция (Mg/Ca) служит независимым показателем температуры глубоководных слоев.
Содержание изотопов кислорода-18 в морской воде зависит от ледникового покрова на континентах и уровня моря. При этом предыдущие исследования показали, что циклы Миланковича — изменения в количестве света, достигающего поверхности Земли, из-за колебаний в орбите и оси планеты — также влияют на уровень изотопов в придонных отложениях.
Оказалось, что от 56 до 48 миллионов лет назад в истории Земли наступил теплый период, характеризующийся высоким содержанием углекислого газа в атмосфере, повышенным уровнем моря и отсутствием ледникового покрова. Затем начался рост ледников: 34 миллиона лет назад появились первые ледниковые щиты, 12,8 миллиона лет назад ледниковый покров охватил Восточную Антарктику, а 2,5 миллиона лет назад льды покрыли как Южный, так и Северный полюс. При этом падение уровня моря на 35 метров произошло 27-20 тысяч лет назад, затем начался период его повышения со скоростью 40 миллиметров в год (19-10 тысяч лет назад), а до 1900 года уровень моря оставался неизменным. В XX веке он вновь начал расти с ускорением.
Эти колебания за исключением современного потепления совпадают с хронологией циклов Миланковича. Хотя содержание углекислого газа оказывало влияние на парниковый эффект, таяние льда и повышение уровня моря, в прошлом доминирующим фактором климатических изменений были именно небольшие изменения в орбите Земли.