Rekonstrukce klimatu pomocí izotopů kyslíku

V předchozích článcích jsme se zabývali rekonstrukcí klimatu pomocí různých archivních záznamů, které nám příroda naskýtá. Mnoho z nich vyžadovalo chemické rozbory v laboratoři. I metoda pro zjištění klimatu za pomocí izotopů kyslíků probíhá chemickým rozborem. Ovšem díky této metodě se můžeme, na rozdíl od předešlých, dostat i do minulosti starší více jak miliony let.

Počasí v době před milionem let je zakonzervováno na dnech oceánů a moří, ale i na pevnině, která dříve byla slanou vodou zalita. K rozluštění klimatu, ale nepotřebujeme přímo mořskou vodu, nýbrž nálezy schránek živočichů, kteří mořské dno obývaly. Oceány pokrývají asi 70% plochy Země a díky tomu, že do nich ústí řeky z pevniny, se stávají obrovskou nádrží sedimentů. V Atlantském oceánu reprezentuje 1 cm hlubomořských sedimentu stovky až tisíce let, v Tichém oceánu může 1 cm rekonstruovat klima i desetitisíce let do minulosti. Díky vrtu v Tichém oceánu hlubokému 1,5 metru můžeme získat informace pro období staré 2 miliony let.

Obr.: Mikroskopické snímky schránek mořských organismů
Zdroj: http://pages.uoregon.edu/rdorsey/geo334/O-isotopes.html

Hlubokomořské sedimenty jsou analyzovány z hlediska obsahu izotopů kyslíku ¹⁶O a ¹⁸O. Tyto izotopy se v přírodě vyskytují v poměru 1 : 500. Jak již bylo řečeno, koncentrace těchto izotopů se zjišťuje z karbonátových schránek mořských organismů. Důvodem je využití těchto izotopů pro stavbu schránky a po smrti organismu se dostává schránka na dno a zapadá do sedimentů. Každá změna koncentrace izotopů ¹⁶O a ¹⁸O v oceánu se projeví i na schránkách živočichů. Množství izotopů není stálé a závisí na teplotě planety.  Při nižších teplotách se rozrůstají ledovce, které využívají vodu s lehkým izotopem ¹⁶O. Což má za následek, že v oceánu se začne hromadit více izotopu ¹⁸O. Díky tomu bylo vědci zjištěno, že ve čtvrtohorách proběhlo 52 teplých a 52 chladných oscilací, někdy se mluví již o 52 dobách ledových a stejném počtu dob meziledových.

Obr.: Izotopy kyslíku ¹⁶O a ¹⁸O
Zdroj: http://pages.uoregon.edu/rdorsey/geo334/O-isotopes.html

Množství izotopů kyslíku se využívá i pro zjištění jaké teploty panovaly při vzniku krápníků nebo krystalizaci hornin. Vždy platí, že nová vrstva obsahuje více těžšího izotopu ¹⁸O. Záleží však na okolní teplotě, která ovlivňuje, jak velký skok v poměru izotopů nastane.

Obr.: Kyslíková izotopová křivka
Zdroj: studijní materiály Geomorfologie 2015, MUNI

Autor: SG