gli isotopi di un elemento sono atomi con uguale numero di elettroni (cariche negative esterne al...
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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
CURVE PALEOCLIMATICHE
Isotopi stabili dell’Ossigeno
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)
CURVE PALEOCLIMATICHE
Isotopi stabili dell’Ossigeno
H16O
H
H18O
H
CURVE PALEOCLIMATICHE
Isotopi stabili dell’Ossigeno
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
CURVE PALEOCLIMATICHE
Isotopi stabili dell’Ossigeno
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
equilibrio tra 16O e 18O
+ 16O
+ 16O
CURVE PALEOCLIMATICHE
Isotopi stabili dell’Ossigeno
8 - Al rialzarsi della temperatura i ghiacci si sciolgono, il livello del mare si rialza e la composizione isotopica degli oceani si riequilibra.
equilibrio tra 16O e 18O
CURVE PALEOCLIMATICHE
Isotopi stabili dell’Ossigeno
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
CURVE PALEOCLIMATICHE
Isotopi stabili dell’Ossigeno
11 - Per mezzo di particolari trivelle è possibile prelevare dai fondali oceanici carote di sedimenti lunghe parecchie decine di metri.
CURVE PALEOCLIMATICHE
Isotopi stabili dell’Ossigeno
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
CURVE PALEOCLIMATICHE
Isotopi stabili dell’Ossigeno
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
CURVE PALEOCLIMATICHE
Isotopi stabili dell’Ossigeno
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
CURVE PALEOCLIMATICHE
Le curve hanno minor pendenza nelle fasi anaglacialiche in quelle cataglaciali
1
2
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5e
4
3
5a
5d
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Isotopi stabili dell’Ossigeno
CURVE PALEOCLIMATICHE
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
CURVE PALEOCLIMATICHE
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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