نظائر الاكسجين

للأكسجين ثلاثة نظائر مستقرة و14 نظير مشعّ تتراوح كتلتها بين ¹²O و ²⁸O ، وكلّ النظائر المشعّة لها عمر نصف أقلّ من ثلاث دقائق، إنّ النظائر المستقرّة للأكسجين هي أكسجين-16 ¹⁶O وأكسجين-17 ¹⁷O وأكسجين-18 ¹⁸O، لكن أكسجين-16 هو أكثرها وفرة طبيعية، حيث تبلغ نسبته في الطبيعة 99،762%،

أمّا باقي النظائر فأقلّ من 1%، حيث ¹⁷O وفرته 0،037 %، في حين أنّ ¹⁸O وفرته 0،20 %،

إنّ أكثر النظائر المشعّة للأكسجين استقراراً هو النظير أكسجين-15، والذي عمر النصف له يبلغ 122،24 ثانية،

والنظير أكسجين-14 بعمر نصف مقداره 70،61 ثانية، أمّا باقي النظائر المشعّة فلها قيم ضئيلة جدّاً من عمر النصف لا تتجاوز 27 ثانية، أضف إلى أنّ معظمها لا يتجاوز 83 ميلي ثانية، إنّ أكثر نمط اضمحلال للنظائر الأخفّ من ¹⁶O هو الإصدار البوزيتروني ⁺β والذي يعطي النتروجين، أمّا أكثر نمط اضمحلال شيوعاً بالنسبة للنظائر الأثقل من ¹⁸O فهو اضمحلال بيتا ليعطي الفلور،للنظير ¹⁷O ميزة نوويّة فريدة، وهي امتلاكه لقيمة لف مغزلي نووي تبلغ ⁵/₂ وهي قيمة مميّزة، ممّا يجعل لها تطبيقات في قياسات الرنين المغناطيسي النووي NMR، أمّا باقي نظائر الأكسجين المستقرّة فلها لفّ مغزلي نووي مقداره 0، وبالتالي فهي غير فعّالة لتقنية NMR، يستخدم النظير ¹⁵O في تقنية التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني،

يستخدم قياس تراكيز النظير ¹⁸O في مجال علم المناخ القديم من أجل معرفة حال المناخ في العصور الجيولوجيّة القديمة في المناطق القطبيّة، وذلك بناءً على حقيقة أنّ جزيئات الماء الحاوية على ¹⁶O، هي أخفّ بنسبة 12% من جزيئات الماء الحاوية على النظير الأثقل ¹⁸O، بالتالي فهي تتبخر بشكل أسرع،

ممّا يعني بالتالي أنّ الطبقات الجليديّة الحاوية على نسبة مرتفعة نسبياً من ¹⁸O كانت قد تشكّلت في أوقات حارّة نسبيّاً، لأنّ حالات التبخّر الشديدة تحصل فقط في الحقبات الزمنيّة الحارّة، ممّا يؤدّي إلى تشكّل الغيوم الحاوية على نسبة مرتفعة من ¹⁸O، كلّما ارتفعت درجة حرارة الأرض كلّما ازدادت نسبة ¹⁸O في الغيوم، والتي يمكن أن تكون ضمن الهطولات المطرية أو الثلجية في الأماكن القطبيّة، أمّا في الحقبات الزمنيّة الباردة، فإنّ ¹⁸O يتركّز في الترسّبات البحريّة، إذ أنّ الجليد سيتكوّن من جزيئات الماء الحاوية على النظير الأخف ¹⁶O، يرمز لهذا الأسلوب في الأوساط العلمية بالرمز δ¹⁸O، إنّ تحليل النظائر في العيّنات اللبّيّة الجليديّة أو العيّنات المأخوذة من المناطق الرسوبية في أعماق البحار، بالإضافة إلى تحديد نسبة تركيز النظيرين ¹⁸O/¹⁶O في تلك العينات بواسطة تقنية مطيافية الكتلة، يعطي معلومات عن متوسّط درجة حرارة الأرض وعن السجلّ التاريخي للاحترار العالمي في الفترات القديمة من عمر الأرض،

بالإضافة إلى ذلك، فإنّ تحديد عدد التفاوتات بين الأوقات الحارّة (الصيف) والأوقات الباردة (الشتاء) يفيد في معرفة عمر العيّنة اللبّيّة،