Orsaken till denna skillnad är inte helt klarlagd, men flera faktorer tros vara inblandade.
En möjlighet är att förändringar i havscirkulationen gör att mer CO2 tas upp av havet under istider. När havet är kallt kan det innehålla mer löst CO2. När jordens klimat värms upp och haven blir varmare släpper de ut en del av denna lagrade CO2, vilket leder till högre CO2-nivåer i atmosfären.
En annan möjlighet är att förändringar i växternas tillväxt leder till lägre CO2-nivåer under istider. Växter absorberar CO2 från atmosfären när de växer, och de lagrar detta kol i sina blad, stjälkar och rötter. När växter dör släpps detta kol tillbaka till atmosfären. Under istider är växternas tillväxt långsammare och mer kol lagras i växterna, vilket leder till lägre CO2-nivåer i atmosfären.
Förändringar i mängden damm i atmosfären kan också orsaka variationer i atmosfärisk CO2. Damm kan fungera som en katalysator för kemiska reaktioner som tar bort CO2 från atmosfären. Under istider finns det mer damm i atmosfären, vilket kan förklara varför CO2-nivåerna är lägre.
De exakta mekanismerna som gör att CO2-nivåerna varierar under istider är fortfarande ett ämne för vetenskaplig forskning. Det är dock tydligt från iskärndata att dessa fluktuationer sker regelbundet och att de är kopplade till förändringar i jordens klimat.