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Mesures du coefficient de fractionnement des isotopologues de l’eau à l’aide d’un spectromètre d’absorption innovant

Mesures du coefficient de fractionnement des isotopologues de l’eau à l’aide d’un spectromètre d’absorption innovant

Le fractionnement isotopique régit le changement relatif de la composition isotopique de l’eau lors des transitions de phase atmosphériques. Il est donc impératif de le caractériser avec précision pour mieux comprendre les phénomènes atmosphériques conduisant à la formation de glace en Antarctique.

Les valeurs de coefficient de fractionnement actuellement utilisées ont été établies il y a plus de 50 ans par Merlivat et Nief (1967) et Majoube (1971). Cependant, ces valeurs sont désormais en contradiction avec les résultats plus récents d’Ellehoj et al. (2013). Par conséquent, de nouvelles mesures du fractionnement isotopique entre la vapeur et la glace ont été effectuées pour δ18O et δD à l’aide d’un spectromètre d’absorption qui combine une cavité en forme de V avec rétroaction optique (VCOF) et la technologie Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS). Ce dispositif expérimental est particulièrement efficace pour les mesures à basse température, car la VCOF offre une grande stabilité optique et la CRDS une grande précision de mesure. 

Les résultats sur δ18O et δD diffèrent des publications précédentes, ce qui soulève de nombreuses questions sur les phénomènes physiques qui influencent le fractionnement isotopique tel qu’il est étudié en laboratoire. Parmi ces questions, une meilleure compréhension de l’équilibre pendant le fractionnement semble être l’aspect le plus crucial de ces mesures.

Fig. 1. Comparison of fractionation coefficient measurements for the δ18O. The measurements done by Majoube (1971) are plotted in red whereas the measurements of Ellehoj (2013) are plotted in blue. Each green cross represents a point of measurement, and for some crucial temperatures, such as 233 K and 248 K, measurements were conducted multiple times to ensure accuracy. Each measuring point (in green) is below the measurements taken in the literature. However, the measurements are coherent for different temperatures and repeatable.

Auteurs: Louis Cros-Wieczorek, Mathieu Casado, Justin Chaillot