En un primer momento, y a falta de dataciones precisas, el MTPE se ubicó a finales del Paleoceno,[3] denominándose Máximo Térmico del Paleoceno Superior (LPTM en inglés).
Durante los primeros 10 000 años del MTPE, se estima que fueron liberadas en los océanos y en la atmósfera entre 1500 y 2000 gigatoneladas de carbono (–2 Gt/año),[18] tasa de emisión cuatro veces menor que la emitida en 2005 por la actividad humana (7,8 Gt/año).
[22] Otras teorías sugieren que el calentamiento tuvo lugar 3000 años antes de la liberación del carbono-12, aunque las causas iniciales continúan siendo inciertas.
[23] Se han realizado estudios en el Pirineo español que confirman el aumento de CO2 durante el MTPE.
La dirección de la circulación se revirtió, causando por ejemplo que en el océano Atlántico la corriente del fondo fluyera desde el norte hacia el sur, cuando siempre había ocurrido a la inversa.
Este cambio en el flujo de agua caliente a las profundidades oceánicas agravó el calentamiento.
[32] La lisoclina indica la profundidad a la cual se disuelve espontáneamente el carbonato en los océanos.
[33] Esta acidificación de las aguas profundas se puede observar en los estratos del suelo oceánico (si la bioturbación no ha sido especialmente activa, ya que en ese caso las pruebas se destruirían), pues muestra un cambio bastante acusado, pasando desde carbonatos con un color grisáceo, a carbonatos rojizos y arcillosos, para después volver de nuevo a los grisáceos.
El único factor global es el aumento de la temperatura, y parece que toda la culpa recae sobre este elemento.
Prueba de ello son los cocolitóforos (al menos Emiliania huxleyi), los cuales se volvieron más abundantes en aguas acidificadas.
[38] Curiosamente, al nanoplancton calcáreo no se le atribuye ningún cambio en su distribución por la acidificación durante el MTPE, como sí ocurrió con los cocolitóforos.
[41][42] Esta diversificación y dispersión de los primates fue un aspecto clave para la evolución humana.
[20] Ninguna de las teorías permite explicar, por sí sola, la excursión del isótopo carbono-13 y el calentamiento que tuvo lugar durante el MTPE.
Además, el metano es un potente gas invernadero, unas ocho veces más eficaz que el dióxido de carbono, por lo que, al ser expulsado hacia la atmósfera, pudo causar un gran calentamiento global que, a su vez, calentara los océanos y diera lugar a más emisiones de metano, desestabilizando el sistema.
Se ha calculado que el océano habría tardado unos 2300 años en alcanzar la temperatura que permitiera disociar los clatratos de su fondo, aunque este cálculo está basado en una serie de supuestos.
[44] Para que esta hipótesis sea válida, los océanos deberían mostrar signos de calentamiento antes de la excursión del isótopo del carbono, pues el metano tarda un tiempo hasta que logra incorporarse a la atmósfera.
Hasta hace relativamente poco tiempo, las pruebas mostraban que ambos picos eran simultáneos, restando apoyo a la teoría.
[23] Sin embargo, el agua oceánica más profunda no parece evidenciar este intervalo de tiempo.
[45] Otra teoría afirma que un cometa rico en carbono-12 impactó sobre la superficie terrestre e inició el calentamiento global.
Según la teoría, el cometa habría causado la formación de una capa arcillosa de 9 metros de espesor tremendamente magnetizada, pero otras fuentes creen que esta capa se formó a un ritmo demasiado lento como para que fuera consecuencia del impacto, atribuyendo su creación a las bacterias, que prosperaron durante el calentamiento.
Dado que durante el MTPE las plantas crecieron desenfrenadamente, esta teoría ha quedado refutada.
[49] El modo más probable de recuperación vendría dado por un incremento en la productividad biológica, transportando rápidamente el carbono hacia el fondo oceánico.