L’attuale concentrazione di CO₂ , pur in presenza di una attività solare come la attuale, sembra destinata a portarsi ai livelli molto alti registratisi in un lontano passato. La Terra sperimenterà un enorme riscaldamento globale.

Nella storia della Terra ci sono stati periodi nei quali la CO₂ atmosferica era più alta di quella odierna. E, cosa singolare, alcune regioni del pianeta hanno subito glaciazioni durante alcuni di tali periodi. Dovremmo dedurre che ciò contraddice l’effetto di riscaldamento provocato dalla  CO₂ ? La risposta è no per un semplice motivo. La CO₂ non è il solo fattore che influisce sul Clima. Per comprendere appieno i climi del passato dobbiamo considerare anche gli altri forcings vi agiscono. Per far ciò, uno studio ha messo assieme 490 tipi di proxy nell’intento di ricostruire le concentrazioni di CO₂ degli ultimi 540 milioni di anni (Royer 2006). Questo periodo (eone nella accezione geologica) è noto come eone Fanerozoico.

Figura 1: concentrazioni di CO₂ atmosferica attraverso il Fanerozoico. La linea tratteggiata è relativa a quanto previsto dal modello del ciclo del Carbonio GEOCARB, a fascia grigia rappresenta il range di incertezza. La linea indica i valori lisciati dedotti dai proxy  (Royer 2006).

I valori di concentrazione della CO₂ atmosferica   hanno raggiunto nel passato remoto valori incredibilmente alti, forse superiori a 5000 ppm nel tardo Ordoviciano (circa 440 milioni di anni fà). La radiazione solare comunque è sempre piu bassa a mano a mano che va indietro nel tempo. Nel primo Fanerozoico la attività solare era del 4% circa più bassa della attuale. L’effetto netto dei due fattori CO₂ e variazioni solari assieme, è mostrato nella Figura 2. La durata dei periodi di ghiaccio geograficamente diffuso sono indicati dalle aree ombreggiate

Figura 2: azione combinata del forcing della CO₂ e del Sole durante il Fanerozoico. I valori sono espressi rispetto alle condizioni pre-industriali (CO₂= 280 ppm;  radiazione solare= 342 W/m²). Le strisce ombreggiate verticali si riferiscono a periodi nei quali esiste una forte evidenza di condizioni glaciali diffuse.

I periodi di bassi valori di CO₂ coincidono con i periodi nei quali si verificano estese aree geografiche glaciate ( con una notevole eccezione di cui tratteremo in seguito). Questo conduce al concetto di soglia CO₂-ghiaccio, cioè concentrazione richiesta per dar luogo a glaciazione. Quando il Sole è meno attivo, la soglia CO₂-ghiaccio è molto alta. Per esempio se la soglia attuale sulla Terra è valutata attorno a 500 ppm , nel tardo Ordoviciano (450 milioni di anni fa) si calcola che era 3000 ppm.

Fino a non tanto tempo fa i valori di CO₂ del tardo Ordoviciano venivano ritenuti molto superiori ai 3000 ppm il che rendeva molto problematico l’associare le condizioni di glaciazione presenti all’epoca sulla Terra. I dati di CO₂ del tardo Ordoviciano sono piuttosto sparsi, uno dei dati da proxy vicini a questo periodo ha un valore per la CO₂ di 5600 ppm. Dal momento che la attività solare era del 4% inferiore della attuale, la CO₂ avrebbe dovuto scendere ad almeno 3000 ppm per permettere le condizioni di glaciazione. E’ possibile che i livelli di CO₂ abbiano subito una diminuzione di questa misura? Poiché la risoluzione temporale del dato di CO₂ è molto scarsa il dato non può essere preso per certo.
Alcune ricerche che hanno preso in esame degli isotopi dello Stronzio (S_r) nei sedimenti hanno gettato nuova luce sul problema (Young 2009). L’invecchiamento delle rocce rimuove CO₂ dalla atmosfera. Questo processo produce un particolare isotopo dello S_r che viene dilavato nell’oceano attraverso i fiumi. I dati di S_r mostrano che attorno all’Ordoviciano il processo di invecchiamento. In parte questa azione fu controbilanciata da un aumento della attività vulcanica con conseguente immissione di CO₂. Poi, circa 446 milioni di anni fa , la attività vulcanica diminuì mentre il processo di invecchiamento delle rocce restò alto. La concentrazione di CO₂ scese sotto i 3000 ppm e si iniziò la fase glaciale. La conclusione è che la discesa della CO₂ fu la causa che innescò la glaciazione del tardo Ordoviciano.
Se ne deduce che, per confrontare il Clima di oggi con quello di periodi di 500 milioni da anni addietro, occorre tenere conto del fatto che il Sole era meno attivo di ora. Che succede con periodi più vicini? Il periodo più prossimo all’attuale, con valori di CO₂ simili a quelli correnti (400 ppm), fu circa 15 milioni di anni fa , durante il medio Miocene. Come era il Clima a quel tempo? La temperatura globale era di 12-15 °C superiore a quella attuale. Il livello del mare 20-40 m più alto. Non c’era la calotta di ghiaccio permanente nell’Artico e poco ghiaccio sia in Antartide che in Groenlandia. La stretta relazione tra CO₂ e Clima ha indotto l’autore a concludere che “ le osservazioni geologiche di cui disponiamo ora relative a 20 milioni di anni, forniscono un deciso supporto all’idea che la anidride carbonica è un fattore importante nel generare i cambiamenti climatici durante la storia della Terra”. (Tripati 2009).
Se gli scienziati del Clima sostenessero che il solo fattore che determina il Clima e la CO_2,, diverrebbe problematico spiegare gli alti valori di CO₂ registrati durante certi periodi glaciali. Ma qualsiasi scienziato del Clima direbbe che la CO₂ non è il solo fattore che regola il Clima.. La climatologa Dana Royer lo spiega molto bene : " la registrazione geologica contiene uno scrigno di ‘Terre altre’ che permette agli scienziati di studiare come i vari componenti del sistema Terra rispondono ad un certo numero di forcings climatici”. I passati periodi con valori di CO₂ alti non contraddicono la nozione che la CO₂ provoca riscaldamento globale. Al contrario , questi confermano lo stretto accoppiamento CO₂-Clima.