delta O18

Enseignement scientifique Terminale Lycée du Bois d'Amour

Ce que les glaces nous révèlent...

1. Les carottes glaciaires

2. Les isotopes de l'oxygène

3. Etude d'une carotte de glace

1. Les carottes glaciaires

Les calottes glaciaires, épaisses de plusieurs kilomètres de glace, renferment des informations importantes concernant les climats du passé. Les forages qui ont été effectués, en particulier en Antarctique, ont permis de reconstituer des carottes de plus de 3000 m de glace, représentant près de 800 000 années d’archives glaciaires.Les glaces renferment deux types d’informations :• des données isotopiques qui constituent des thermomètres indirects et qui permettent de mesurer la température au moment de la formation de la glace, • de l’air emprisonné au moment de la chute de la neige et progressivement transformée en glace et qui témoigne de la composition de l’atmosphère de l’époque.

2. Les isotopes de l'oxygène

L’oxygène possède deux isotopes stables : l’oxygène 16 (16O) et l’oxygène 18 (18O). Le plus abondant est 16O, il représente plus de 99% de l’oxygène présent sur Terre. On peut mesurer la proportion de ces isotopes dans différents échantillons et il est ainsi possible d’obtenir le rapport isotopique 18O/16O. A priori, il devrait y avoir toujours la même quantité d’oxygène 18 par rapport à l’oxygène 16. Cependant, en fonction des échantillons étudiés, ce rapport diffère et donne des indications sur les conditions du milieu.

questions !

Explication en vidéo : de 10'53 à 12'53

Répondez à ces trois questions sur feuille et appelez le professeur pour validation.

1. Que contient le noyau d'un atome d'oxygène 16O ? Même question pour 18O.
2. Quelle molécule d'eau est la plus lourde : celle qui contient un atome d'oxygène 16O ou celle qui contient un atome d'oxygène 18O ? Pourquoi ?
3. Quelles molécules d'eau sont préférentiellement évaporées ? Lesquelles précipitent ? Justifier.

Cliquez ici après validation par le professeur.

3. Etude d'une carotte glaciaire

Il est possible de déterminer indirectement la température de l’atmosphère en comptant le nombre de molécules d’eau possédant un oxygène 16O et le nombre de molécules d’eau possédant un oxygène 18O. On peut ainsi calculer le rapport isotopique 18O/16O et le comparer au rapport isotopique 18O/16O moyen mesuré dans les eaux océaniques actuelles qui servent de référence. On définit alors le delta 18O de la glace :

avec

3. Etude d'une carotte glaciaire

Il est possible de déterminer indirectement la température de l’atmosphère en comptant le nombre de molécules d’eau possédant un oxygène 16O et le nombre de molécules d’eau possédant un oxygène 18O. On peut ainsi calculer le rapport isotopique 18O/16O et le comparer au rapport isotopique 18O/16O moyen mesuré dans les eaux océaniques actuelles qui servent de référence. On définit alors le delta 18O de la glace :

avec

vidéo jusqu'à 2'10 (pas de son, c'est normal...)

A l’aide de la vidéo, au brouillon :

• expliquer en quelques lignes et/ou avec des schémas pourquoi les glaces s’appauvrissent en 18O en période froide (glaciaire) et s’enrichissent en 18O en période chaude (interglaciaire).
• expliquer comment varie le delta 18O en période froide et en période chaude.

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Expérience

Compte-rendu à remettre

Matériel

Protocole

FIN

vous êtes libérés, délivrés...

Protocole expérimental

Vous disposez d’une partie d’une carotte de glace, découpée en tronçons de 10 000 ans. Chaque tronçon renferme des molécules d’eau, modélisées par des perles : - des roses correspondent aux molécules d’eau constituées d’oxygène 16O, - des oranges correspondent aux molécules d’eau constituées d’oxygène 18O.

Obectif : Réaliser un graphique représentant les variations de delta 18O en fonction du temps, depuis – 400 000 ans jusqu’à aujourd’hui.

Pour cela, il faut :

• pour chaque tronçon, compter le nombre de molécules d'eau contenant du 16O et du 18O et calculer le delta 18O de votre carotte de glace,

• noter vos résultats dans votre tableau papier,
• remplir le document partagé afin de mutualiser les données avec les autres groupes.

Quand l'expérience est terminée, cliquez ici.