டோல் விளைவு

டோல் விளைவு (Dole effect) என்பது பூமியின் வளிமண்டலத்தில் உள்ள ஆக்சிசன் ஐசோடோப்புகளின் விகிதத்தில் காணப்படும் சமச்சீரற்ற தன்மையை விவரிக்கிறது. இந்த விளைவை விஞ்ஞானி மால்கம் டோல் முதலில் விளக்கியதால் இதற்கு டோல் விளைவு என்று பெயர் வந்தது.

பூமியில் உள்ள ஆக்சிசனில் முக்கியமாக இரண்டு வகை ஐசோடோப்புகள் உள்ளன:

ஆக்சிசன்-16 (¹⁶O)
ஆக்சிசன்-18 (¹⁸O)

வளிமண்டலத்தில் இருக்கும் ஆக்சிசனில், கடல் நீரில் இருக்கும் ஆக்சிசனை விட ¹⁸O சற்றே அதிகமாக காணப்படுகிறது. இந்த வேறுபாடே டோல் விளைவு எனப்படுகிறது. அதாவது, இரண்டு கூடுதல் நியூட்ரான்களைக் கொண்ட ஒரு நிலையான ஆக்சிசன் அணுவிற்கும் (¹⁸O) இதைவிட இலகுவான (¹⁶O) ஆக்சிசன் அணுவிற்கும் இடையிலான விகிதத்தில் சமச்சீரற்ற தன்மை காணப்படுகிறது. இவ்விகிதம் பொதுவாக δ¹⁸O எனக் குறிக்கப்படுகிறது.

1935-ஆம் ஆண்டில், கடல்நீரை விடக் காற்றில் ¹⁸O (ஆக்சிசன்-18) ஐசோடோப்பு அதிக அளவில் உள்ளது கண்டறியப்பட்டது.^[1]^[2] 1975-ஆம் ஆண்டில் இது 23.5‰ என அளவிடப்பட்டது.^[3] ஆனால் பின்னர் 2005-ஆம் ஆண்டில் 23.88‰ எனத் துல்லியப்படுத்தப்பட்டது.^[4] இந்த ஏற்றத்தாழ்வானது, முக்கியமாகத் தாவரங்கள் மற்றும் விலங்குகளின் சுவாசச் செயல்பாடுகளின் விளைவாகவே ஏற்படுகிறது.^[5] ஐசோடோப்பு வினைகளின் வெப்ப இயக்கவியல் காரணமாக, சுவாசச் செயல்பாட்டின்போது ¹⁸O ஐசோடோப்பை விட, எடை குறைந்த—ஆகவே அதிக வினைத்திறன் கொண்ட—¹⁶O ஐசோடோப்பே முன்னுரிமை அடிப்படையில் நீக்கப்படுகிறது. இது வளிமண்டலத்தில் ¹⁸O- ஐசோடோப்பின் ஒப்பு அளவை அதிகரிக்கச் செய்கிறது.

இந்த ஏற்றத்தாழ்வு ஒளிச்சேர்க்கையின் மூலம் சமநிலைப்படுத்தப்படுகிறது. ஒளிச்சேர்க்கையானது, வினையில் பயன்படுத்தப்படும் நீரின் (H₂O) அதே ஐசோடோபிக் கலவையுடன் (அதாவது ¹⁸O மற்றும் ¹⁶O ஐசோடோப்புகளுக்கு இடையிலான விகிதம்) ஆக்சிசனை வெளியிடுகிறது. இது வளிமண்டல விகிதத்தைச் சார்ந்தது அல்ல. எனவே, வளிமண்டலத்தில் ¹⁸O ஐசோடோப்பின் அளவுகள் போதுமான அளவு அதிகமாக இருக்கும்போது, ஒளிச்சேர்க்கையானது ஒரு குறைப்பு காரணியாகச் செயல்படும்.

பயன்கள்

ஆவியாதல் செயல்முறையானது கடல் மற்றும் நிலப்பரப்பு நீரிலுள்ள ¹⁸O மற்றும் ¹⁶O ஐசோடோப்புகளின் விகிதத்தை மாறுபட்டதாக அமைப்பதால், 'டோல் விளைவு' என்பது நிலம் சார்ந்த மற்றும் கடல் சார்ந்த ஒளிச்சேர்க்கை செயல்முறைகளின் சார்பு முக்கியத்துவத்தைப் பிரதிபலிப்பதாக அமையும். நிலம் சார்ந்த உயிரியல் உற்பத்தித்திறன் முழுமையாக நீக்கப்படுமாயின், டோல் விளைவின் மதிப்பானது தற்போதைய 23.5‰ என்ற நிலையிலிருந்து -2 முதல் -3‰ வரை மாறுதலுக்கு உள்ளாகும்.^[6]

பனி உள்ளக மாதிரிகளிலிருந்து பெறப்பட்ட தரவுகளின்படி, கடந்த பனியிடைக்காலத்திலிருந்து (அதாவது கடந்த 130,000 ஆண்டுகளாக) வளிமண்டலத்திலுள்ள ¹⁸O மற்றும் ¹⁶O ஆகியவற்றின் விகிதம், கடல் மேற்பரப்பு நீரைச் சார்ந்த நிலையில் (0.5‰ வரம்பிற்குள்) நிலையாக இருந்துள்ளது. இது, இக்காலகட்டத்தில் நிலம் சார்ந்த மற்றும் கடல் சார்ந்த உயிரியல் உற்பத்தித்திறன்கள் ஒருங்கிணைந்து மாறுபட்டு வந்துள்ளன என்பதைக் குறிக்கிறது.

டோல் விளைவின் ஆயிரமாண்டு கால மாறுபாடுகள், கடந்த 60 ஆயிரம் ஆண்டுகளில் (1 ஆயிரம் ஆண்டுகள் = 1000 ஆண்டுகள்) வட அட்லாண்டிக் பகுதியில் ஏற்பட்ட திடீர் காலநிலை மாற்ற நிகழ்வுகளுடன் தொடர்புடையதாகக் கண்டறியப்பட்டது.^[7] பருவமழைக்கான ஒரு குறிகாட்டியான குகைப்படிவு δ¹⁸O உடன் டோல் விளைவின் உயர் தொடர்புகள், இது குறைந்த அட்சரேகை நிலப்பரப்பு உற்பத்தித்திறனில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு உட்பட்டது என்பதைக் குறிக்கிறது. 20-100 ஆயிரம் ஆண்டு காலங்களைக் கொண்ட டோல் விளைவின் சுற்றுப்பாதை அளவிலான மாறுபாடுகள், பூமியின் சுற்றுப்பாதை மையவிலகல் மற்றும் முன்னகர்விற்கு வலுவாக பதிலளிக்கின்றன, ஆனால் சாய்வுக்கு அல்ல.^[8]

'டோல் விளைவை' கடல் நீரில் ஒரு தடங்காட்டியாகவும் பயன்படுத்தலாம். இதில் ஏற்படும் வேதியியல் மாற்றங்களில் உள்ள நுட்பமான வேறுபாடுகளைக் கொண்டு, நீரின் ஒரு குறிப்பிட்ட 'பகுதியை' பின்தொடரவும், அதன் வயதைக் கண்டறியவும் முடியும்.

மேற்கோள்கள்

↑ Malcolm Dole (1936). "The Relative Atomic Weight of Oxygen in Water and in Air". Journal of Chemical Physics 4 (4): 268–275. doi:10.1063/1.1749834. Bibcode: 1936JChPh...4..268D. https://archive.org/details/sim_journal-of-chemical-physics_1936-04_4_4/page/268.
↑ Morita, N. (1935). "The increased density of air oxygen relative to water oxygen". J. Chem. Soc. Japan 56: 1291.
↑ Kroopnick, P.; Craig, H. (1972). "Atmospheric Oxygen: Isotopic Composition and Solubility Fractionation". Science 175 (4017): 54–55. doi:10.1126/science.175.4017.54. பப்மெட்:17833979. Bibcode: 1972Sci...175...54K. https://archive.org/details/sim_science_1972-01-07_175_4017/page/54.
↑ Barkan, E.; Luz, B. (2005). "High precision measurements of ¹⁷O/¹⁶O and ¹⁸O/¹⁶O ratios in H₂O". Rapid Commun. Mass Spectrom. 19 (24): 3737–3742. doi:10.1002/rcm.2250. பப்மெட்:16308852. Bibcode: 2005RCMS...19.3737B.
↑ Urey, H.C. (1947). "The thermodynamic properties of isotopic substances". J. Chem. Soc.: 562–581. doi:10.1039/JR9470000562. பப்மெட்:20249764.
↑ Bender, M.; Sowers, T.; Labeyrie, L. (1994). "The Dole effect and its variations during the last 130,000 years as measured in the Vostok ice core". Global Biogeochemical Cycles 8 (3): 363–376. doi:10.1029/94GB00724. Bibcode: 1994GBioC...8..363B. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03587354.
↑ Severinghaus, J.P.; Beaudette, R.; Headly, M.A.; Taylor, K.; Brook, E.J. (2009). "Oxygen-18 of O₂ records the impact of abrupt climate change on the terrestrial biosphere". Science 324 (5933): 1431–1434. doi:10.1126/science.1169473. பப்மெட்:19520957. Bibcode: 2009Sci...324.1431S.
↑ Landais, A.; Dreyfus, G.; Capron, E.; Masson-Delmotte, V.; Sanchez-Goñi, M.F.; Desprat, S.; Hoffmann, G.; Jouzel, J. et al. (2010). "What drives the millennial and orbital variations of δ¹⁸O_atm". Quaternary Sci. Rev. 29 (1–2): 235–246. doi:10.1016/j.quascirev.2009.07.005. Bibcode: 2010QSRv...29..235L.

வெளி இணைப்புகள்

"The atmospheric oxygen cycle" at the American Geophysical Union

[1] Malcolm Dole (1936). "The Relative Atomic Weight of Oxygen in Water and in Air". Journal of Chemical Physics 4 (4): 268–275. doi:10.1063/1.1749834. Bibcode: 1936JChPh...4..268D. https://archive.org/details/sim_journal-of-chemical-physics_1936-04_4_4/page/268.

[2] Morita, N. (1935). "The increased density of air oxygen relative to water oxygen". J. Chem. Soc. Japan 56: 1291.

[3] Kroopnick, P.; Craig, H. (1972). "Atmospheric Oxygen: Isotopic Composition and Solubility Fractionation". Science 175 (4017): 54–55. doi:10.1126/science.175.4017.54. பப்மெட்:17833979. Bibcode: 1972Sci...175...54K. https://archive.org/details/sim_science_1972-01-07_175_4017/page/54.

[4] Barkan, E.; Luz, B. (2005). "High precision measurements of ¹⁷O/¹⁶O and ¹⁸O/¹⁶O ratios in H₂O". Rapid Commun. Mass Spectrom. 19 (24): 3737–3742. doi:10.1002/rcm.2250. பப்மெட்:16308852. Bibcode: 2005RCMS...19.3737B.

[5] Urey, H.C. (1947). "The thermodynamic properties of isotopic substances". J. Chem. Soc.: 562–581. doi:10.1039/JR9470000562. பப்மெட்:20249764.

[6] Bender, M.; Sowers, T.; Labeyrie, L. (1994). "The Dole effect and its variations during the last 130,000 years as measured in the Vostok ice core". Global Biogeochemical Cycles 8 (3): 363–376. doi:10.1029/94GB00724. Bibcode: 1994GBioC...8..363B. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03587354.

[7] Severinghaus, J.P.; Beaudette, R.; Headly, M.A.; Taylor, K.; Brook, E.J. (2009). "Oxygen-18 of O₂ records the impact of abrupt climate change on the terrestrial biosphere". Science 324 (5933): 1431–1434. doi:10.1126/science.1169473. பப்மெட்:19520957. Bibcode: 2009Sci...324.1431S.

[8] Landais, A.; Dreyfus, G.; Capron, E.; Masson-Delmotte, V.; Sanchez-Goñi, M.F.; Desprat, S.; Hoffmann, G.; Jouzel, J. et al. (2010). "What drives the millennial and orbital variations of δ¹⁸O_atm". Quaternary Sci. Rev. 29 (1–2): 235–246. doi:10.1016/j.quascirev.2009.07.005. Bibcode: 2010QSRv...29..235L.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]