Le thermomètre isotopique

Summary

Dans cette capsule, on explore le thermomètre isotopique basé sur l'isotope de l'oxygène O-18. Ce concept permet de mesurer la température de la Terre en analysant l'oxygène présent dans l'eau et la neige, qui varie selon les conditions climatiques. Lors des périodes froides, l'évaporation diminue et l'eau est principalement composée d'O-16, rendant les glaces pauvres en O-18. Inversement, lors des périodes chaudes, l'évaporation favorise l'O-18. Cette méthode est aussi utile dans les carottes sédimentaires et l'étude des foraminifères, permettant de reconstituer les températures passées des océans et des glaces.

Takeaways

• 😀 L'oxygène dans l'atmosphère existe sous deux isotopes principaux : O16 (léger) et O18 (lourd).
• 😀 L'eau peut être légère (avec O16) ou lourde (avec O18), et ces isotopes influencent le cycle de l'eau.
• 😀 Lors de l'évaporation sur les océans, l'eau légère (O16) s'évapore plus facilement que l'eau lourde (O18).
• 😀 Le déficit en O18 dans l'air conduit à un indice appelé Delta O18, qui peut indiquer des températures spécifiques.
• 😀 Plus les températures diminuent, plus la neige qui tombe contient moins de O18.
• 😀 Le delta O18 peut atteindre des valeurs autour de -40‰ dans les zones froides actuelles.
• 😀 Les périodes froides géologiques montrent des valeurs de delta O18 proches de -50‰ en raison de la faible évaporation.
• 😀 En périodes chaudes, l'évaporation augmente et les glaces contiennent davantage de O18, avec un delta O18 autour de -30‰.
• 😀 Le delta O18 permet de reconstruire un thermomètre isotopique, indiquant la température à laquelle une glace s'est formée.
• 😀 Dans les carottes sédimentaires, l'analyse des foraminifères permet de connaître la température de l'océan passé grâce aux isotopes O18 et O16.
• 😀 Les foraminifères sont des fossiles stratigraphiques importants, car leur présence permet de dater précisément des périodes géologiques.

Q & A

Quels sont les deux isotopes de l'oxygène présents dans l'atmosphère?

Les deux isotopes de l'oxygène présents dans l'atmosphère sont l'oxygène léger au 16 (O16) et l'oxygène lourd au 18 (O18).

Pourquoi l'eau légère s'évapore-t-elle plus facilement que l'eau lourde?

L'eau légère (O16) s'évapore plus facilement que l'eau lourde (O18) en raison de la différence de masse des isotopes, l'oxygène léger étant plus léger et plus facilement volatilisable.

Que signifie un déficit d'eau lourde dans les nuages formés par l'évaporation de l'eau de mer?

Un déficit d'eau lourde signifie qu'il y a moins d'oxygène 18 (O18) dans l'eau qui s'évapore, ce qui entraîne un enrichissement en O16 dans l'eau évaporée.

Que représente la valeur de Delta O18 dans le contexte de l'évaporation et des précipitations?

La valeur de Delta O18 représente la différence relative de l'isotope O18 dans l'eau ou la neige par rapport à une valeur de référence. Une valeur négative, comme -10 pour 1000, indique une plus grande proportion d'eau légère (O16) dans l'atmosphère.

Comment les précipitations influencent-elles la concentration en O18 dans l'eau?

Lors des précipitations, l'eau lourde (O18) est plus susceptible de se condenser et de précipiter, ce qui augmente la concentration en O18 dans les précipitations et diminue la valeur de Delta O18.

Qu'arrive-t-il à la concentration en O18 lorsque la neige tombe aux pôles?

Lorsque la neige tombe aux pôles, elle contient très peu d'O18, ce qui réduit considérablement la concentration en cet isotope, donnant une valeur très négative de Delta O18, comme -40 pour 1000.

Comment les périodes froides influencent-elles la concentration en O18 dans les glaces?

Les périodes froides, caractérisées par une faible évaporation, entraînent une prédominance d'eau légère (O16) dans l'atmosphère, rendant les glaces pauvres en O18, avec une valeur de Delta O18 pouvant atteindre -50 pour 1000.

Comment les périodes chaudes affectent-elles la concentration en O18 dans les glaces?

Lors des périodes chaudes, l'évaporation est plus importante, ce qui signifie que de l'eau lourde (O18) s'évapore également. Les glaces formées pendant ces périodes auront donc une concentration plus élevée en O18, avec des valeurs de Delta O18 autour de -30 pour 1000.

Qu'est-ce qu'un 'thermomètre isotopique' et comment fonctionne-t-il?

Un thermomètre isotopique utilise la valeur de Delta O18 dans des échantillons de glace pour estimer la température à laquelle cette glace s'est formée. Plus la valeur de Delta O18 est négative, plus la température à l'époque était basse.

Comment les foraminifères contribuent-ils à la reconstruction des températures passées?

Les foraminifères, petits coquillages présents dans les carottes sédimentaires, contiennent des isotopes O18 et O16 dans leur coquille. En analysant ces coquilles, il est possible de déterminer la température de l'océan au moment où ces organismes vivaient, fournissant ainsi des indices sur les températures passées.