Al igual que el oxígeno del agua puede ser más o menos pesado, el hidrógeno que la compone también puede tener diferente masa en su núcleo. El 99,99 % del hidrógeno es del tipo ligero (H) con un único protón y sin neutrones, pero hay un 0,01% del hidrógeno, denominado deuterio (D), que pesa el doble, ya que contiene en su núcleo un protón y un neutrón. Cuando las moléculas de agua (H2O) contienen uno o dos átomos de deuterio. en vez de los dos de hidrógeno normal, son más pesadas, su evaporación del mar más difícil y su condensación más fácil, por lo que el vapor tiene mayor dificultad en penetrar en el interior del continente. Por eso en los tiempos fríos disminuye la ratio D/H de la nieve y del hielo en consonancia con la disminución de las temperaturas, de forma bastante semejante a lo que ocurre con la ratio 18O/16O (ver dibujo).

De todas formas, las curvas de variación de d18O y de dD no son coincidentes. Y precisamente las características de estas diferencias, de lo que se llama la "curva de exceso del deuterio", suministran información sobre las variaciones térmicas de las fuentes de humedad de donde provenía la nieve (en el caso de la Antártida: la superficie de las aguas de los Mares del Sur), que pudieron variar a lo largo del ciclo glacial.