Gli isotopi di un elemento sono atomi con uguale numero di elettroni (cariche negative esterne al nucleo) e di protoni (cariche positive interne al nucleo),

Gli isotopi di un elemento sono atomi con uguale numerodi elettroni (cariche negative esterne al nucleo)e di protoni (cariche positive interne al nucleo), ma diverso numero di neutroni (particelle senza carica interne al nucleo.

CURVE PALEOCLIMATICHE

16O8

18O8

Z = numero atomico = numero di elettroni = numero di protoni

A = numero di massa = numero di protoni + neutroni

Il comportamento chimico di due isotopi del medesimo elemento è lo stesso;dal punto di vista fisico possono avere comportamenti lievemente diversi.

Isotopi stabili dell’Ossigeno

18O16O

8 elettroni8 protoni8 neutroni

8 elettroni 8 protoni10 neutroni



1 - Gli isotopi dell’ossigeno 16O e 18O sono stabili (non si trasformano in altri elementi attraverso processi di decadimento radioattivo).

2 - In natura il loro rapporto è costante.

3 - Le molecole di acqua (H2O) possono contenere 16O oppure 18O.

4 - Quelle formate dall’isotopo 16O (più leggere) evaporano più facilmente di quelle contenenti 18O (più pesanti)



H16O

H

H18O

H



5 - Mari ed oceani tendono ad impoverirsi di 16O, e di conseguenza ad arricchirsi di 18O, a causa dell’evaporazione differenziata.

6 - L’acqua evaporata ricade sulla terra sotto forma di precipitazioni e, attraverso il ciclo idrogeologico, ritorna nei mari riequilibrandone subito la composizione isotopica.

+ 16O

equilibrio tra 16O e 18O



7 - Durante i periodi freddi, i ghiacci delle calotte polari e montane bloccano l’acqua ricca in 16O ricaduta sulla terra, impedendone il rientro negli oceani, il cui livello si abbassa.L’acqua del mare si arricchisce in 18O.

+ 18O


+ 16O

+ 16O



8 - Al rialzarsi della temperatura i ghiacci si sciolgono, il livello del mare si rialza e la composizione isotopica degli oceani si riequilibra.




9 - I foraminiferi planctonici, oltre a numerose altre specie di organismi marini, costruiscono un guscio calcareo (CaCO3) utilizzando l’ossigeno dell’acqua marina. La composizione isotopica dei gusci rispecchia così quella del mare in cui vivono questi animali.

10 - Alla loro morte i foraminiferi planctonici si depositano sul fondo degli oceani, formando sedimenti che si accumulano lentamente.

Globigerina bulloides Globigerinoides ruber



11 - Per mezzo di particolari trivelle è possibile prelevare dai fondali oceanici carote di sedimenti lunghe parecchie decine di metri.



12 - Dalle carote si prelevano campioni di sedimento a distanza di pochi centimetri l’uno dall’altro, e da questi si estraggono i foraminiferi.

13 - Si misura poi la quantità di 16O e 18O nei foraminiferi di ciascun campione e si tracciano curve della composizione isotopica in funzione della profondità.

14 - Queste curve rappresentano la variazione del volume dei ghiacci presenti sulla terra.

Carota ODP V28-238



15 - per mezzo di studi geocronometrici è possibile datare le carote, trasformando le profondità in tempi.Si usano soprattutto studi sui tephra (ceneri vulcaniche) e sul paleomagnetismo dei sedimenti.

16 - Ovunque siano state prelevate le carote, le curve sono (quasi) sempre correlabili.Ciò significa che il metodo è valido su scala mondiale.

Bru

nhes

Mat

uyam

a



17 - Le curve possono essere suddivise in fasi (oxigen isotope stages) numerate a partire da 1 (attuale).

18 - Fasi calde = numeri dispari; fasi fredde = numeri pari.

1

2

13

5e

4

3

5a

5d

68

7

9

1012

11

14

15

16

17

18

19

20


Le curve hanno minor pendenza nelle fasi anaglacialiche in quelle cataglaciali

1

2

13

5e

4

3

5a

5d

68

7

9

1012

11

14

15

16

17

18

19

20



SPIEGAZIONEdelle diverse velocità di raffreddamento e riscaldamento

Anaglaciale:

raffreddamento acque marine superficialimigrazione in basso di acque superficiali

mescolamento con acque profonde calde e omogeneizzazione della temperaturaraffreddamento rallentato

Cataglaciale:

fusione dei ghiacciacque di fusione, dolci e poco dense benché fredde, restano in superficie

ulteriore riscaldamento acque superficiali - acque profonde restano isolatenessun rimescolamento né omogeneizzazione della temperatura

accelerazione del processo di fusione


Curva composita V1930, ODP677, ODP846

Curve ottenute dalla ricomposizione di più carote indicano:- raffreddamento della temperatura media della Terra da 3 Ma BP;- forti oscillazioni nella temperatura da 2.5 Ma BP;- numero di oscillazioni climatiche decisamente maggiore di quello indicato dalle ipotesi di Penck e Bruckner (A. Penck, E. Bruckner, Die Alpen im Eiszeitalter, 1909).

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Gli isotopi di un elemento sono atomi con uguale numero di elettroni (cariche negative esterne al nucleo) e di protoni (cariche positive interne al nucleo),