Apports de l’étude des glaces et des sédiments dans l’étude du climat à l’aide de l’étude du delta O18
Les carottes de glace sont des mines d’or pour l’étude des climats passés. En effet des indices, telles que des bulles d’air, y sont piégés. Mais en étudiant la glace composant ces carottes, on peut obtenir des renseignements sur le climat lors de sa formation.
Il en est de même pour des sédiments marins car ils contiennent des microfossiles dont la coquille est marquée par le climat lors de sa formation.
Comment l’étude des isotopes de l’oxygène permet-elle d’obtenir des renseignements sur les climats passés?
I) Le : un thermomètre isotopique
L’oxygène comporte 2 isotopes stables : le 16O (léger) et le 18O (lourd).
On peut mesurer les proportions de ces deux isotopes grâce à un spectromètre de masse. On peut alors calculer le :
Comme de nombreux éléments sur Terre, l’oxygène existe sous la forme d’isotopes, c’est à dire un même élément mais dont le noyau possède un nombre différents de neutrons.
Le δ18O est un indicateur qui quantifie la quantité d'isotopes 18 de l'oxygène par rapport à la quantité d'oxygène 16 dans un échantillon. Afin de pouvoir comparer les différentes valeurs de ce rapport, on choisit un standard qui fera office de référent universel (l'eau actuelle de l'océan);il existe une différence de masse à cause de la présence, pour l’oxygène 18, de 2 neutrons supplémentaires : l’oxygène 18 pèse donc plus lourd. De ce fait, l’oxygène 18 s’évapore moins facilement que l’oxygène 16, et à l’inverse, il précipite (sous forme de pluie ou de neige) plus facilement. On appelle cela le fractionnement isotopique.
En fonction de la température, le fractionnement isotopique de l’eau sera différent:
En effet, l’évaporation favorisera l’isotope léger alors que les précipitations, suite à la condensation, seront plus riches en isotope lourd. Par conséquent, pendant les périodes froides, le volume des glaces augmente ce qui implique un appauvrissement de l'18O dans les glaces et son augmentation relative dans l'eau de mer. L'16O contenu dans la neige s'accumule dans les glaces ce qui diminue relativement sa teneur dans l'eau de mer.
Complétez les schémas sur votre polycopié si vous avez pu l'imprimer. Dans le cas contraire, recopiez les sur la feuille qui accueillera également vos réponses aux questions.
Etant donnée que la température joue un rôle sur le cycle de l’eau (évaporation et précipitation), le Delta O18 des glaces nous donne des indications sur la température régnant à une certaine époque : En période froide, l'évaporation est faible. Il y a donc essentiellement de l'oxygène 16 (16O) qui part dans les nuages (le δ18O du nuage est donc très faible). Comme l'oxygène 18 précipite (tombe) préférentiellement, quand le nuage arrive aux pôles, il n’y a quasiment plus que du 16O dedans. Ainsi, la neige des pôles possède peu de O18 et le rapport Delta O18 est faible. En période chaude, l’évaporation est forte à l'Equateur. Il y a donc toujours essentiellement du O16 qui part dans les nuages mais aussi du 018. Donc, le nuage est davantage chargé en O18 pendant une période chaude que pendant une période froide. Malgré le fait que le O18 précipite préférentiellement pendant le trajet Equateur-Pôles, en arrivant aux pôlex, le nuage se déleste du O16 mais aussi du O18 car il en contenait « beaucoup » initialement. Ainsi, le Delta O18 de la glace sera plus élevé (moins négatif) qu'en période froide. Par conséquent , avec le rapport O18/O16 dans les glaces profondes, on peut savoir si la période correspondante était froide ou chaude. Ainsi, on retrace les climats du passé.
En période de réchauffement, il y a moins de neige donc moins de 16O piégé dans les glaces. La teneur relative en 18O de l'eau de mer diminue:
Donc, dans les glaces, 18O/16O est faible d'autant plus que la température de la glace est basse. On obtient dès lors un véritable thermomètre isotopique de la glace (voir courbe).
En mesurant les proportions relatives des deux isotopes dans les glaces anciennes, il est possible de calculer le et d'en déduire, par l'utilisation de la courbe étalon la température de la neige au moment de sa formation et donc la température de l'air ambiant pour une époque donnée.
Les coquilles de foraminifères (composées de CaCO3). Là encore, la proportion de 18O varie selon la température : le rapport 18O/16O donc le diminue quand la température de l’eau augmente
II) Mission
Jeune paléo-climatologue, vous venez de recevoir les données d’échantillons de glaces extraites au niveau de l’Antarctique et transmises par la station dôme C. Vous souhaitez connaître l’évolution paléo-climatique de la zone
2) A l’aide des données obtenues par le spectromètre de masse, tracez la courbe 18O en fonction du temps. (A l’aide d’un logiciel tableur).
J'ai un logiciel tableur à ma disposition: lien vers le fichier contenant les données
Je n'ai pas de logiciel tableur à ma disposition
Si vous avez réussi à obtenir le fichier et tracé votre courbe, cliquez ici pour faire la suite du travail. Sinon, cliquez sur "je n'ai pas de logiciel tableur à ma disposition"
3) Décrire ainsi l’évolution paléo-climatique de la région en caractérisant les périodes glaciaires et interglaciaires sur votre courbe et en rédigeant un paragraphe argumenté.
3)Décrire ainsi l’évolution paléo-climatique de la région en caractérisant les périodes glaciaires et interglaciaires sur la courbe et en rédigeant un paragraphe argumenté.
Vous n’êtes pas au bout de vos peines, d’autres données viennent d’arriver par mail. En effet, vous aviez envoyé 2 échantillons de coquilles (ou tests) de foraminifères prélevés dans l’Atlantique Nord au laboratoire afin de les passer au spectromètre de masse.
Vous n’êtes pas au bout de vos peines, d’autres données viennent d’arriver par mail. En effet, vous aviez envoyé 2 échantillons de coquilles (ou tests) de foraminifères prélevés dans l’Atlantique Nord au laboratoire afin de les passer au spectromètre de masse.
4) Que pouvez- vous conclure de ces analyses ? Sont-elles en accord avec ce que vous avez appris par les échantillons de glace ?
Rappel delta 18O Foraminifères
En perçant le coeur des glaces on décrypte ainsi les climats passés FIN
Delta O 18 SPE TERM 25 BIS
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Created on March 26, 2025
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Apports de l’étude des glaces et des sédiments dans l’étude du climat à l’aide de l’étude du delta O18
Les carottes de glace sont des mines d’or pour l’étude des climats passés. En effet des indices, telles que des bulles d’air, y sont piégés. Mais en étudiant la glace composant ces carottes, on peut obtenir des renseignements sur le climat lors de sa formation.
Il en est de même pour des sédiments marins car ils contiennent des microfossiles dont la coquille est marquée par le climat lors de sa formation.
Comment l’étude des isotopes de l’oxygène permet-elle d’obtenir des renseignements sur les climats passés?
I) Le : un thermomètre isotopique
L’oxygène comporte 2 isotopes stables : le 16O (léger) et le 18O (lourd). On peut mesurer les proportions de ces deux isotopes grâce à un spectromètre de masse. On peut alors calculer le :
Comme de nombreux éléments sur Terre, l’oxygène existe sous la forme d’isotopes, c’est à dire un même élément mais dont le noyau possède un nombre différents de neutrons. Le δ18O est un indicateur qui quantifie la quantité d'isotopes 18 de l'oxygène par rapport à la quantité d'oxygène 16 dans un échantillon. Afin de pouvoir comparer les différentes valeurs de ce rapport, on choisit un standard qui fera office de référent universel (l'eau actuelle de l'océan);il existe une différence de masse à cause de la présence, pour l’oxygène 18, de 2 neutrons supplémentaires : l’oxygène 18 pèse donc plus lourd. De ce fait, l’oxygène 18 s’évapore moins facilement que l’oxygène 16, et à l’inverse, il précipite (sous forme de pluie ou de neige) plus facilement. On appelle cela le fractionnement isotopique.
En fonction de la température, le fractionnement isotopique de l’eau sera différent:
En effet, l’évaporation favorisera l’isotope léger alors que les précipitations, suite à la condensation, seront plus riches en isotope lourd. Par conséquent, pendant les périodes froides, le volume des glaces augmente ce qui implique un appauvrissement de l'18O dans les glaces et son augmentation relative dans l'eau de mer. L'16O contenu dans la neige s'accumule dans les glaces ce qui diminue relativement sa teneur dans l'eau de mer.
Complétez les schémas sur votre polycopié si vous avez pu l'imprimer. Dans le cas contraire, recopiez les sur la feuille qui accueillera également vos réponses aux questions.
Etant donnée que la température joue un rôle sur le cycle de l’eau (évaporation et précipitation), le Delta O18 des glaces nous donne des indications sur la température régnant à une certaine époque : En période froide, l'évaporation est faible. Il y a donc essentiellement de l'oxygène 16 (16O) qui part dans les nuages (le δ18O du nuage est donc très faible). Comme l'oxygène 18 précipite (tombe) préférentiellement, quand le nuage arrive aux pôles, il n’y a quasiment plus que du 16O dedans. Ainsi, la neige des pôles possède peu de O18 et le rapport Delta O18 est faible. En période chaude, l’évaporation est forte à l'Equateur. Il y a donc toujours essentiellement du O16 qui part dans les nuages mais aussi du 018. Donc, le nuage est davantage chargé en O18 pendant une période chaude que pendant une période froide. Malgré le fait que le O18 précipite préférentiellement pendant le trajet Equateur-Pôles, en arrivant aux pôlex, le nuage se déleste du O16 mais aussi du O18 car il en contenait « beaucoup » initialement. Ainsi, le Delta O18 de la glace sera plus élevé (moins négatif) qu'en période froide. Par conséquent , avec le rapport O18/O16 dans les glaces profondes, on peut savoir si la période correspondante était froide ou chaude. Ainsi, on retrace les climats du passé.
En période de réchauffement, il y a moins de neige donc moins de 16O piégé dans les glaces. La teneur relative en 18O de l'eau de mer diminue:
Donc, dans les glaces, 18O/16O est faible d'autant plus que la température de la glace est basse. On obtient dès lors un véritable thermomètre isotopique de la glace (voir courbe). En mesurant les proportions relatives des deux isotopes dans les glaces anciennes, il est possible de calculer le et d'en déduire, par l'utilisation de la courbe étalon la température de la neige au moment de sa formation et donc la température de l'air ambiant pour une époque donnée.
Les coquilles de foraminifères (composées de CaCO3). Là encore, la proportion de 18O varie selon la température : le rapport 18O/16O donc le diminue quand la température de l’eau augmente
II) Mission
Jeune paléo-climatologue, vous venez de recevoir les données d’échantillons de glaces extraites au niveau de l’Antarctique et transmises par la station dôme C. Vous souhaitez connaître l’évolution paléo-climatique de la zone
2) A l’aide des données obtenues par le spectromètre de masse, tracez la courbe 18O en fonction du temps. (A l’aide d’un logiciel tableur).
J'ai un logiciel tableur à ma disposition: lien vers le fichier contenant les données
Je n'ai pas de logiciel tableur à ma disposition
Si vous avez réussi à obtenir le fichier et tracé votre courbe, cliquez ici pour faire la suite du travail. Sinon, cliquez sur "je n'ai pas de logiciel tableur à ma disposition"
3) Décrire ainsi l’évolution paléo-climatique de la région en caractérisant les périodes glaciaires et interglaciaires sur votre courbe et en rédigeant un paragraphe argumenté.
3)Décrire ainsi l’évolution paléo-climatique de la région en caractérisant les périodes glaciaires et interglaciaires sur la courbe et en rédigeant un paragraphe argumenté.
Vous n’êtes pas au bout de vos peines, d’autres données viennent d’arriver par mail. En effet, vous aviez envoyé 2 échantillons de coquilles (ou tests) de foraminifères prélevés dans l’Atlantique Nord au laboratoire afin de les passer au spectromètre de masse.
Vous n’êtes pas au bout de vos peines, d’autres données viennent d’arriver par mail. En effet, vous aviez envoyé 2 échantillons de coquilles (ou tests) de foraminifères prélevés dans l’Atlantique Nord au laboratoire afin de les passer au spectromètre de masse.
4) Que pouvez- vous conclure de ces analyses ? Sont-elles en accord avec ce que vous avez appris par les échantillons de glace ?
Rappel delta 18O Foraminifères
En perçant le coeur des glaces on décrypte ainsi les climats passés FIN