ข้อโต้แย้งหนึ่งที่มีผู้หยิบยกขึ้นมาหักล้างแนวคิดของภาวะโลกร้อนเนื่องมาจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ก็คือการที่ระดับของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเมื่อหลายล้านปีที่แล้วเคยสูงมาก แต่โลกในยุคนั้นกลับเป็นช่วงของยุคน้ำแข็งที่มีพืดน้ำแข็งแพร่ขยายอย่างกว้างขวางโดยรอบขั้วโลกทั้งสอง อย่างไรก็ตามข้อโต้แย้งนี้กลับไม่ได้กล่าวถึงพลังงานรังสีจากดวงอาทิตย์ในช่วงนั้นว่ามีระดับที่ต่ำกว่าในปัจจุบันมาก ซึ่งถ้านำข้อมูลทั้งด้านรังสีจากดวงอาทิตย์และระดับคาร์บอนไดออกไซด์มาพิจารณาร่วมกัน ก็จะเห็นถึงความสัมพันธ์ที่มีกับภูมิอากาศโลกในขณะนั้นอย่างชัดเจน (Royer 2006)

 

ยุคออร์โดวิเชียนตอนปลายหรือเมื่อประมาณ 444 ล้านปีมาแล้ว เป็นยุคหนึ่งที่เคยเป็นปริศนาให้นักภูมิอากาศดึกดำบรรพ์โต้แย้งกันมากเกี่ยวกับการที่ระดับของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศที่สูงถึงประมาณ 5,600 ส่วนในล้านส่วน ซึ่งนับว่าสูงมากเมื่อเทียบกับระดับของก๊าซคาร์อนไดออกไซด์ในปัจจุบันที่มีเพียงประมาณ 389 ส่วนในล้านส่วน แตในขณะเดียวกับในตอนปลายของยุคออร์โดวิเชียนนี้แผ่นพืดน้ำแข็งขนาดใหญ่ก็ได้แผ่ขยายปกคลุมโลกเป็นบริเวณกว้างและเป็นสาเหตุให้เกิดการสูญพันธุ์ของพืชและสัตว์ทะเลจำนวนมากเป็นประวัติการณ์ พืดแผ่นน้ำแข็งเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไรในขณะที่โลกมีระดับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศสูงมาก แต่ข้อมูลล่าสุดพบว่าแท้ที่จริงแล้วระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในตอนปลายของยุคออร์โดวิเชียนกลับไม่ได้สูงมากอย่างที่ได้เคยมีการประเมินโดยใช้ข้อมูลเก่าๆ 

 

การศึกษาในอดีตได้คำนวณระดับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในยุคออร์โดวิเชียนโดยแบ่งเป็นช่วงๆ ช่วงละสิบล้านปี ซึ่งเป็นข้อมูลที่ไม่มีความละเอียดเพียงพอต่อการวิเคราะห์การเกิดยุคน้ำแข็งซึ่งกินระยะเวลาเพียงครึ่งล้านปีในช่วงปลายของยุคออร์โดวิเชียน แต่ในปีพ.ศ. 2552 Young (2009) ได้ศึกษาข้อมูลไอโซโทปของธาตุสตรอนเทียมในชั้นตะกอน ซึ่งธาตุสตรอนเทียมนี้เป็นผลมาจากกระบวนการผุกร่อนทางเคมีของหิน ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่ต้องใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากบรรยากาศ ดังนั้นเราจึงสามารถใช้อัตราส่วนของไอโซโทปของสตรอนเทียมในตะกอนเพื่อระบุว่ากระบวนการการผุกร่อนของหินสามารถดึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มาจากบรรยากาศได้รวดเร็วเท่าใด ซึ่ง Seth Young สรุปว่าในยุคออร์โดวิเชียนตอนปลายนี้การผุกร่อนของหินเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ภูเขาไฟซึ่งเป็นกระบวนการเติมคาร์บอนไดออกไซด์ให้กับชั้นบรรยากาศกลับลดน้อยลง ดังนั้นจึงทำให้ระดับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศลดลงต่ำกว่า 3,000 ส่วนในล้านส่วน ซึ่งเป็นระดับที่ต่ำเพียงพอที่จะทำให้เกิดพืดแผ่นน้ำแข็งได้ในยุคนั้นซึ่งพลังงานรังสีจากดวงอาทิตย์ต่ำกว่าในปัจจุบัน

และต่อมา Seth Young (2010) ก็ได้รายงานผลการศึกษาแท่งตะกอนที่เก็บมาจากเอสโทเนียและเกาะแอนติคอสติ ในคานาดา เพื่อดูถึงการเปลี่ยนแปลงของไอโซโทปของธาตุคาร์บอน-13 ในหินที่เกิดขึ้นในยุคออร์โดวิเชียน เพื่อประเมินถึงระดับของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศซึ่งเป็นวิธีการที่แม่นยำมากกว่าการศึกษาในอดีตมาก ซึ่งสิ่งที่พบจากการศึกษานี้ก็เป็นไปในแนวทางเดียวกับผลการศึกษาโดยใช้ไอโซโทปของธาตุสตรอนเทียม กล่าวคือระดับของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศโลกลดต่ำลงในช่วงที่อุณหภูมิน้ำทะเลลดลง ซึ่งก็เป็นช่วงเดียวกับที่แผ่นน้ำแข็งแผ่ขยายตัวนั่นเอง การแผ่ขยายตัวของแผ่นพืดน้ำแข็งจะปกคลุมไม่ให้หินสัมผัสกับอากาศ ปฏิกิริยาการผุกร่อนโดยการใช้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เกิดขึ้นน้อยลง จึงทำให้ภาวะเรือนกระจกรุนแรงขึ้นจนกระทั่งแผ่นน้ำแข็งละลายตัว ตามลำดับ

 

งานวิจัยเหล่านี้จึงแสดงให้เห็นว่า การเกิดของยุคน้ำแข็งในยุคออร์โดวิเชียนไม่สามารถนำมาใช้โต้แย้งแนวคิดภาวะโลกร้อนจากก๊าซคาร์บอนได้ออกไซด์ได้ และยิ่งไปกว่านั้นข้อมูลการเปลี่ยนแปลงของระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศจากการศึกษาเหล่านี้ยังกลับสนับสนุนว่า ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศโลก