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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),

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Presentazione sul tema: "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),"— Transcript della presentazione:

1 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), ma diverso numero di neutroni (particelle senza carica interne al nucleo. CURVE PALEOCLIMATICHE 16 O 8 18 O 8 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 dellOssigeno

2 18 O 16 O 8 elettroni 8 protoni 8 neutroni 8 elettroni 8 protoni 10 neutroni CURVE PALEOCLIMATICHE Isotopi stabili dellOssigeno

3 1 - Gli isotopi dellossigeno 16 O e 18 O 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 (H 2 O) possono contenere 16 O oppure 18 O. 4 - Quelle formate dallisotopo 16 O (più leggere) evaporano più facilmente di quelle contenenti 18 O (più pesanti) CURVE PALEOCLIMATICHE Isotopi stabili dellOssigeno H 16 O H H 18 O H

4 CURVE PALEOCLIMATICHE Isotopi stabili dellOssigeno 5 - Mari ed oceani tendono ad impoverirsi di 16 O, e di conseguenza ad arricchirsi di 18 O, a causa dellevaporazione differenziata. 6 - Lacqua evaporata ricade sulla terra sotto forma di precipitazioni e, attraverso il ciclo idrogeologico, ritorna nei mari riequilibrandone subito la composizione isotopica O equilibrio tra 16 O e 18 O

5 CURVE PALEOCLIMATICHE Isotopi stabili dellOssigeno 7 - Durante i periodi freddi, i ghiacci delle calotte polari e montane bloccano lacqua ricca in 16 O ricaduta sulla terra, impedendone il rientro negli oceani, il cui livello si abbassa. Lacqua del mare si arricchisce in 18 O O equilibrio tra 16 O e 18 O + 16 O

6 CURVE PALEOCLIMATICHE Isotopi stabili dellOssigeno 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 16 O e 18 O

7 CURVE PALEOCLIMATICHE Isotopi stabili dellOssigeno 9 - I foraminiferi planctonici, oltre a numerose altre specie di organismi marini, costruiscono un guscio calcareo (CaCO 3 ) utilizzando lossigeno dellacqua marina. La composizione isotopica dei gusci rispecchia così quella del mare in cui vivono questi animali Alla loro morte i foraminiferi planctonici si depositano sul fondo degli oceani, formando sedimenti che si accumulano lentamente. Globigerina bulloides Globigerinoides ruber

8 CURVE PALEOCLIMATICHE Isotopi stabili dellOssigeno 11 - Per mezzo di particolari trivelle è possibile prelevare dai fondali oceanici carote di sedimenti lunghe parecchie decine di metri.

9 CURVE PALEOCLIMATICHE Isotopi stabili dellOssigeno 12 - Dalle carote si prelevano campioni di sedimento a distanza di pochi centimetri luno dallaltro, e da questi si estraggono i foraminiferi Si misura poi la quantità di 16 O e 18 O nei foraminiferi di ciascun campione e si tracciano curve della composizione isotopica in funzione della profondità Queste curve rappresentano la variazione del volume dei ghiacci presenti sulla terra. Carota ODP V28-238

10 CURVE PALEOCLIMATICHE Isotopi stabili dellOssigeno 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 Ovunque siano state prelevate le carote, le curve sono (quasi) sempre correlabili. Ciò significa che il metodo è valido su scala mondiale. Brunhes Matuyama

11 CURVE PALEOCLIMATICHE Isotopi stabili dellOssigeno 17 - Le curve possono essere suddivise in fasi (oxigen isotope stages) numerate a partire da 1 (attuale) Fasi calde = numeri dispari; fasi fredde = numeri pari e 4 3 5a 5d

12 CURVE PALEOCLIMATICHE Le curve hanno minor pendenza nelle fasi anaglaciali che in quelle cataglaciali e 4 3 5a 5d Isotopi stabili dellOssigeno

13 CURVE PALEOCLIMATICHE SPIEGAZIONE delle diverse velocità di raffreddamento e riscaldamento Anaglaciale: raffreddamento acque marine superficiali migrazione in basso di acque superficiali mescolamento con acque profonde calde e omogeneizzazione della temperatura raffreddamento rallentato Cataglaciale: fusione dei ghiacci acque di fusione, dolci e poco dense benché fredde, restano in superficie ulteriore riscaldamento acque superficiali - acque profonde restano isolate nessun rimescolamento né omogeneizzazione della temperatura accelerazione del processo di fusione

14 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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