שלבים איזוטופיים ימיים (MIS מקוצר), המכונים לפעמים שלבי איזוטופ חמצן (OIS), הם התגלו קטעים מתוך רשימה כרונולוגית של תקופות קור וחמות לסירוגין בכוכב הלכת שלנו, חוזרות לפחות ל -2.6 מיליון שנים. פותח על ידי עבודה רצופה ושיתופית על ידי החלוצים הפליוקלימטולוגים הרולד אורי, צ'זארה אמיליאני, ג'ון אימברי, ניקולס שקלטון ושלל אחרים, MIS משתמש במאזן איזוטופי החמצן במשטחי פלנקטון מאובנים (foraminifera) בערוצת קרקעית האוקיינוסים כדי לבנות היסטוריה סביבתית של שלנו כוכב לכת. יחסי איזוטופ החמצן המשתנים מכילים מידע על הימצאות יריעות קרח, וכך משתנה האקלים הפלנטרי, על פני כדור הארץ.
כיצד מדידת שלבי איזוטופ ימי
מדענים לוקחים ליבות משקע מקרקעית האוקיאנוס בכל רחבי העולם ואז מודדים את היחס בין חמצן 16 לחמצן 18 בפגזי הקלציט של ה foraminifera. עדיף שהתאיידות מתאדות מהאוקיינוסים שחלקם נופלים כשלג ביבשות. בזמנים בהם מתרחשים הצטברות שלג וקרחוני קרחונים נראה אפוא העשרה מקבילה של האוקיינוסים בחמצן 18. לפיכך יחס O18 / O16 משתנה לאורך זמן, בעיקר כפונקציה של נפח הקרח הקרחוני על פני כדור הארץ.
עדויות תומכות לשימוש בחמצן
איזוטופ יחסים כקרבה לשינוי אקלימי באים לידי ביטוי ברשומה התואמת של מה שמדענים מאמינים כי הסיבה לכמות המשתנה של קרח הקרחונים על כדור הארץ שלנו. הסיבות העיקריות לכך שקרח הקרחונים משתנה על פני כדור הארץ שלנו תואר על ידי הגיאופיזיקאי והאסטרונום הסרבי מילוטין מילנקוביץ '(או מילנקוביץ ') כשילוב בין האקסצנטריות של מסלול כדור הארץ סביב השמש, הטיה של ציר כדור הארץ והנעה של כוכב לכת שמביא את קווי הרוחב הצפוניים קרובים יותר אל רחוק מסלול השמש או רחוק יותר, וכל אלה משנים את התפלגות השמש הנכנסת קרינה לכוכב הלכת.מיון גורמים מתחרים
אולם הבעיה היא שלמרות שמדענים הצליחו לזהות תיעוד נרחב של שינויים בנפח הקרח העולמי לאורך זמן, כמות הים המדויקת עלייה במפלס, או ירידת טמפרטורה, או אפילו נפח קרח, אינה זמינה בדרך כלל באמצעות מדידות של איזון איזוטופי, מכיוון שגורמים שונים אלה הם קשורים זה בזה. עם זאת, לעיתים ניתן לזהות שינויים בגובה פני הים ישירות ברשומה הגיאולוגית: למשל, מציקי מערות מתארכים המתפתחים בגובה הים (ראו דוראלה ועמיתיהם). עדויות מסוג זה עוזרות בסופו של דבר למיין את הגורמים המתחרים בביסוס אומדן קפדני יותר של טמפרטורת העבר, מפלס הים או כמות הקרח בכוכב הלכת.
שינויי אקלים על כדור הארץ
הטבלה שלהלן מפרטת פליאו-כרונולוגיה של החיים על פני האדמה, כולל כיצד הצעדים התרבותיים העיקריים משתלבים במיליון השנים האחרונות. המלומדים קיבלו את רשימת MIS / OIS הרבה מעבר לזה.
טבלה של שלבי איזוטופים ימיים
| שלב MIS | תאריך התחלה | קריר יותר או חם יותר | אירועים תרבותיים |
| MIS 1 | 11,600 | חם יותר | ההולוקן |
| MIS 2 | 24,000 | קריר יותר | מקסימום קרחון אחרון, אמריקה מאוכלסת |
| MIS 3 | 60,000 | חם יותר | הפליאולית העליונה מתחילה; אוסטרליה איכלסהקירות המערה הפליאוליתיים העליונים צבועים ונאנדרטלים נעלמים |
| MIS 4 | 74,000 | קריר יותר | הר התפרצות סופר טובה |
| MIS 5 | 130,000 | חם יותר | בני אדם מודרניים מוקדמים (EMH) עוזבים את אפריקה להתיישבות בעולם |
| MIS 5a | 85,000 | חם יותר | פוורט / מפרץ סטילס של Howieson מתחמים בדרום אפריקה |
| MIS 5b | 93,000 | קריר יותר | |
| MIS 5c | 106,000 | חם יותר | EMH ב- Skuhl ו- קזפה בישראל |
| MIS 5d | 115,000 | קריר יותר | |
| MIS 5e | 130,000 | חם יותר | |
| MIS 6 | 190,000 | קריר יותר | פליאוליתית אמצעית מתחיל, EMH מתפתח, בבורי וב אומו קיביש באתיופיה |
| MIS 7 | 244,000 | חם יותר | |
| MIS 8 | 301,000 | קריר יותר | |
| MIS 9 | 334,000 | חם יותר | |
| MIS 10 | 364,000 | קריר יותר | הומו ארקטוס בהנחיית יוריאק בסיביר |
| MIS 11 | 427,000 | חם יותר | הניאנדרטלים להתפתח באירופה. שלב זה נחשב לדומה ביותר ל- MIS 1 |
| MIS 12 | 474,000 | קריר יותר | |
| MIS 13 | 528,000 | חם יותר | |
| MIS 14 | 568,000 | קריר יותר | |
| MIS 15 | 621,000 | מצנן | |
| MIS 16 | 659,000 | קריר יותר | |
| MIS 17 | 712,000 | חם יותר | ח. זקפה בשעה ז'וכודיאני בסין |
| MIS 18 | 760,000 | קריר יותר | |
| MIS 19 | 787,000 | חם יותר | |
| MIS 20 | 810,000 | קריר יותר | ח. זקפה בגשר בן יעקב בישראל |
| MIS 21 | 865,000 | חם יותר | |
| MIS 22 | 1,030,000 | קריר יותר |
מקורות
ג'פרי דוראלה מאוניברסיטת איווה.
אלכסנדרסון H, Johnsen T, and Murray AS. 2010. מתארך מחדש את עיר הביניים של Pilgrimstad עם OSL: אקלים חם יותר ויריעת קרח קטנה יותר בווייצ'ליאן התיכון השבדי (MIS 3)?בוריאס 39(2):367-376.
בינטנג'ה, ר. "דינמיקת הגלידה הצפונית אמריקאית וההתחלה של מחזור קרחונים של 100,000 שנה." כרך טבע 454, ר. ש. וו. ואן דה וואל, טבע, 14 באוגוסט 2008.
Bintanja, Richard. "טמפרטורות אטמוספריות מעוצבות ומפלסי ים עולמיים במיליון השנים האחרונות." 437, Roderik S.W. ואן דה וול, יוהנס אורלמנס, טבע, 1 בספטמבר 2005.
Dorale JA, Onac BP, Fornós JJ, Gines J, Ginés A, Tuccimei P, and Peate DW. 2010. גובה פני הים עומד על 81,000 שנה לפני כן במיורקה. מדע 327 (5967): 860-863.
הודג'סון DA, Verleyen E, Squier AH, Sabbe K, Keely BJ, Saunders KM, and Vyverman W. 2006. סביבות בין-גזעיות של מזרח אנטארקטיקה החופית: השוואה בין רשומות משקעי האגם MIS 1 (הולוקן) ו- MIS 5e (Interglacial אחרונות). סקירה מדעית רביעית 25(1–2):179-197.
הואנג SP, פולק HN ושן PY. 2008. שחזור אקלים רבעוני מאוחר המבוסס על נתוני שטף חום בקידוח, נתוני טמפרטורת קידוח, והרשומה האינסטרומנטלית. גיאופיס רס לאט 35 (13): L13703.
קייזר ג'יי, ולמי פ. 2010. קשרים בין תנודות גיליון קרח פטגוניות לבין השתנות אבק אנטארקטי במהלך התקופה הקרחונית האחרונה (MIS 4-2).סקירה מדעית רביעית 29(11–12):1464-1471.
מרטינסון ג'יי.ג ', פיזיאס נ.ג., היי ג'יי.די, אימברי ג'יי, מור ג'וניור טק ושקללטון ניו ג'יי. 1987. תיארוך גיל ותיאוריה מסלולית של תקופות הקרח: פיתוח רזולוציה גבוהה של 0 עד 300,000 שנה.מחקר רביעוני 27(1):1-29.
Suggate RP, ו- PC שקדים. 2005. מקסימום הקרחון האחרון (LGM) במערב האי הדרומי, ניו זילנד: השלכות על LGM ו- MIS 2 העולמיות. סקירה מדעית רביעית 24(16–17):1923-1940.