ช่วงเวลาไอโซโทปทางทะเล ( MIS ) หรือช่วงเวลาไอโซโทปออกซิเจนทางทะเลหรือช่วงเวลาไอโซโทปออกซิเจน ( OIS ) คือช่วงเวลาอบอุ่นและเย็นสลับกันในสภาพภูมิอากาศ โบราณของโลก ซึ่งอนุมานจากข้อมูลไอโซโทปออกซิเจนที่ได้จากตัวอย่างแกนตะกอนใต้ ทะเลลึก โดยย้อนกลับไปจากปัจจุบัน ซึ่งคือ MIS 1 ในมาตราส่วน ช่วงเวลาที่มีหมายเลขคู่จะมีระดับออกซิเจน-18 สูง และแสดงถึงยุคน้ำแข็งที่หนาวเย็น ในขณะที่ช่วงเวลาที่มีหมายเลขคี่จะมีค่าออกซิเจน-18 ต่ำ แสดงถึงช่วงเวลาอบอุ่นระหว่างยุคน้ำแข็งข้อมูลเหล่านี้ได้มาจากละอองเรณูและซากฟอรามินิเฟอรา ( แพลงก์ตอน ) ในแกนตะกอนทะเล ที่เจาะได้ ซาโปรเพลและข้อมูลอื่นๆ ที่สะท้อนสภาพภูมิอากาศในอดีต ซึ่งเรียกว่าตัวแทน (proxies )

มาตราเวลา MIS ได้รับการพัฒนาจากงานบุกเบิกของCesare Emilianiในช่วงทศวรรษ 1950 โดยปรับเปลี่ยนระบบก่อนหน้านี้ที่นักสมุทรศาสตร์Gustaf Arrhenius นำเสนอ ปัจจุบันมีการใช้กันอย่างแพร่หลายใน ทางโบราณคดีและสาขาอื่นๆ เพื่อแสดงการกำหนดอายุใน ช่วงยุค ควอเทอร์นารี (2.6 ล้านปีที่ผ่านมา) รวมถึงให้ข้อมูลที่สมบูรณ์และดีที่สุดสำหรับช่วงเวลานั้นสำหรับ การศึกษา ภูมิอากาศโบราณหรือการศึกษาภูมิอากาศยุคแรกของโลก^{[ 1 ]}ซึ่งแสดงถึง "มาตรฐานที่เราใช้ในการเปรียบเทียบกับบันทึกภูมิอากาศควอเทอร์นารีอื่นๆ" ^{[ 2 ]} งานของ Emiliani นั้นขึ้นอยู่กับ การคาดการณ์ของ Harold Ureyในบทความปี 1947 ว่าอัตราส่วนระหว่างไอโซโทปออกซิเจน-18 และออกซิเจน-16ในแคลไซต์ซึ่งเป็นส่วนประกอบทางเคมีหลักของเปลือกและส่วนแข็งอื่นๆ ของสิ่งมีชีวิตในทะเลหลากหลายชนิด ควรจะแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิของน้ำที่แคลไซต์ก่อตัวขึ้น^{[ 3 ]}

มีการระบุขั้นตอนมากกว่า 100 ขั้นตอน ซึ่งปัจจุบันย้อนกลับไปได้ประมาณ 6 ล้านปี และในที่สุดมาตราส่วนอาจย้อนกลับไปได้ไกลถึง 15 ล้านปี บางขั้นตอน โดยเฉพาะ MIS 5 จะถูกแบ่งออกเป็นขั้นตอนย่อย เช่น "MIS 5a" โดย 5a, 5c และ 5e เป็นช่วงอบอุ่น และ 5b และ 5d เป็นช่วงเย็น ระบบตัวเลขสำหรับการอ้างอิง "ขอบฟ้า" (เหตุการณ์มากกว่าช่วงเวลา) อาจถูกนำมาใช้เช่นกัน ตัวอย่างเช่น MIS 5.5 แสดงถึงจุดสูงสุดของ MIS 5e และ 5.51, 5.52 เป็นต้น แสดงถึงจุดสูงสุดและจุดต่ำสุดของบันทึกในระดับที่ละเอียดกว่า สำหรับช่วงเวลาที่ใหม่กว่านั้น ความละเอียดของเวลาที่แม่นยำยิ่งขึ้นยังคงได้รับการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง^{[ 4 ]}

ในปี พ.ศ. 2490 Emiliani ย้ายไปที่มหาวิทยาลัยไมอามีเพื่อเข้าถึงเรือและอุปกรณ์เจาะแกน และเริ่มเจาะในทะเลแคริบเบียนและรวบรวมข้อมูลแกน ความก้าวหน้าที่สำคัญอีกประการหนึ่งเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2510 เมื่อNicholas Shackletonเสนอว่าความผันผวนของอัตราส่วนไอโซโทปในทะเลเมื่อเวลาผ่านไปซึ่งปรากฏชัดเจนในขณะนั้นไม่ได้เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิน้ำอย่างที่ Emiliani คิด แต่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงปริมาตรของแผ่นน้ำแข็งเป็นหลัก ซึ่งเมื่อขยายตัวจะดูดซับไอโซโทปออกซิเจน-16 ที่เบากว่ามากกว่าไอโซโทปออกซิเจน-18 ที่หนักกว่า^{[ 5 ]} พบว่าวัฏจักรของอัตราส่วนไอโซโทปสอดคล้องกับ หลักฐาน บนบกของยุคน้ำแข็งและยุคระหว่างน้ำแข็ง กราฟของลำดับขั้นตอนทั้งหมดเผยให้เห็นการขยายตัวและการถอยร่นของน้ำแข็งที่ไม่คาดคิด และยังเติมเต็มรายละเอียดของยุคน้ำแข็งและยุคระหว่างน้ำแข็ง อีก ด้วย

ตัวอย่าง แกนน้ำแข็งล่าสุดจากธารน้ำแข็งในปัจจุบันได้ยืนยันวัฏจักรผ่านการศึกษาการสะสมของละอองเรณู โบราณ ปัจจุบันมีวิธีการหลายวิธีที่ทำให้สามารถให้รายละเอียดเพิ่มเติมได้ การจับคู่ขั้นตอนกับช่วงเวลาที่มีชื่อดำเนินไปเมื่อมีการค้นพบวันที่ใหม่และมีการสำรวจภูมิภาคใหม่ทางธรณีวิทยา บันทึกไอโซโทปทางทะเลดูเหมือนจะสมบูรณ์และมีรายละเอียดมากกว่าบันทึกบนบก และทำให้สามารถระบุ ไทม์ไลน์ของการเกิดธารน้ำแข็งในช่วง ไพลโอ-ไพลสโตซีน ได้ ^{[ 6 ]} ปัจจุบันเชื่อกันว่าการเปลี่ยนแปลงขนาดของแผ่นน้ำแข็ง ขนาดใหญ่ เช่นแผ่นน้ำแข็งลอเรน ไทด์ในอดีต ของอเมริกาเหนือ เป็นปัจจัยหลักที่ควบคุมความแปรผันของอัตราส่วนไอโซโทปออกซิเจน^{[ 7 ]}

ข้อมูล MIS ยังตรงกับข้อมูลทางดาราศาสตร์ของวัฏจักร Milankovitchของแรงบังคับวงโคจรหรือผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงในการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยเป็นวัฏจักรในการเอียงของแกนหมุนของโลก – “ทฤษฎีวงโคจร” อันที่จริง การที่ข้อมูล MIS ตรงกับทฤษฎีของ Milankovich ซึ่งเขาสร้างขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 1 ได้เป็นอย่างดีนั้นเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้ทฤษฎีนี้ได้รับการยอมรับโดยทั่วไป แม้จะมีปัญหาบางประการที่ยังคงอยู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งปัญหาที่เรียกว่าปัญหา 100,000 ปีสำหรับช่วงเวลาที่ค่อนข้างใหม่ ข้อมูลจาก การหาอายุ ด้วยคาร์บอนกัมมันตรังสีและการหาอายุด้วยวงปี ของต้นไม้ ยังสนับสนุนข้อมูล MIS ด้วย^{[ 8 ]}ตะกอนยังได้รับสนามแม่เหล็กตกค้างจากการสะสมซึ่งทำให้สามารถเชื่อมโยงกับการกลับขั้วแม่เหล็กโลกได้ สำหรับตัวอย่างแกนที่เก่ากว่านั้น โดยปกติแล้วจะไม่สามารถแยกแยะการสะสมรายปีแต่ละครั้งได้ และการหาอายุจะทำจากข้อมูลสนามแม่เหล็กโลกในแกน^{[ 9 ]} ข้อมูลอื่นๆ โดยเฉพาะเกี่ยวกับอัตราส่วนของก๊าซ เช่นคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ จะได้รับจากการวิเคราะห์แกน น้ำแข็ง

เดอะโครงการ SPECMAPซึ่งได้รับทุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ ของสหรัฐอเมริกา ได้สร้างลำดับเวลามาตรฐานหนึ่งรายการสำหรับ บันทึก ไอโซโทปออกซิเจนแม้ว่าจะมีรายการอื่น ๆ อีกก็ตาม ลำดับเวลาความละเอียดสูงนี้ได้มาจากบันทึกไอโซโทปหลายรายการ จากนั้นเส้นโค้งรวมจะถูกปรับให้เรียบ กรอง และปรับให้เข้ากับวัฏจักรที่ทราบของตัวแปรทางดาราศาสตร์ การใช้โปรไฟล์ไอโซโทปจำนวนมากได้รับการออกแบบมาเพื่อกำจัดข้อผิดพลาด 'สัญญาณรบกวน' ที่อาจมีอยู่ในบันทึกไอโซโทปเพียงรายการเดียว ^{[ 10 ]} โครงการวิจัยขนาดใหญ่อีกโครงการหนึ่งที่ได้รับทุนจากรัฐบาลสหรัฐอเมริกาในช่วงทศวรรษ 1970 และ 1980 คือ Climate: Long range Investigation, Mapping, and Prediction (CLIMAP) ซึ่งประสบความสำเร็จในระดับมากในการสร้างแผนที่สภาพภูมิอากาศโลกในช่วงยุคน้ำแข็งสูงสุดครั้งสุดท้ายเมื่อประมาณ 18,000 ปีที่แล้ว โดยงานวิจัยบางส่วนยังมุ่งเน้นไปที่สภาพภูมิอากาศเมื่อประมาณ 120,000 ปีที่แล้ว ในช่วงยุคระหว่างน้ำแข็งครั้งสุดท้าย ความก้าวหน้าทางทฤษฎีและข้อมูลที่ได้รับการปรับปรุงอย่างมากในช่วงทศวรรษ 1970 ทำให้เกิด "การสังเคราะห์ครั้งใหญ่" ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีจากบทความในปี 1976 เรื่อง Variations in the earth's orbit: pacemaker of the ice ages (ใน Science ) โดย JD Hays, Shackleton และ John Imbrieซึ่งยังคงได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง และครอบคลุมช่วงเวลา MIS และผลกระทบเชิงสาเหตุของทฤษฎีวงโคจร ^{[ 11 ]}

ในปี 2010 คณะอนุกรรมการด้านการลำดับชั้นหินยุคควอเทอร์นารีของคณะกรรมาธิการระหว่างประเทศด้านการลำดับ ชั้นหิน ได้ยกเลิกรายการวันที่ MIS อื่นๆ และเริ่มใช้ชุดข้อมูลเบนทิก LR04 ของ Lisiecki & Raymo (2005) ที่ได้รับการปรับปรุง ซึ่งรวบรวมโดยLorraine LisieckiและMaureen Raymo ^{[ 12 ]}

ต่อไปนี้คือวันที่เริ่มต้น (นอกเหนือจากช่วงย่อยของ MIS 5) ของ MIS ล่าสุด (Lisiecki & Raymo 2005, LR04 Benthic Stack ) ตัวเลขในหน่วยพันปีที่ผ่านมา มาจากเว็บไซต์ของ Lisiecki ^{[ 13 ]}ตัวเลขสำหรับช่วงย่อยใน MIS 5 แสดงถึงจุดสูงสุดของช่วงย่อย ไม่ใช่ขอบเขต

วันที่เริ่มต้นระบบ MIS

• MIS 1 – 14,000 ปีก่อน ซึ่งเป็นจุดสิ้นสุดของยุคYounger Dryasถือเป็นจุดเริ่มต้นของยุคHoloceneวันที่ LR04 ที่ 14,000 ปีก่อนนั้นจำเป็นต้องคำนึงถึงช่วงเวลาที่ศึกษาได้ไม่ดีนัก และควรเลือกใช้วันที่ 11,700 ปีก่อนซึ่งเป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปมากกว่า^{[ 14 ]}
• MIS 2 – 29 ( ยุคน้ำแข็งสูงสุดครั้งสุดท้าย )
• MIS 3 – 57 ^{[ a ]} ​​(MIS 5d- MIS 2 เรียกว่ายุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายการเกิดธารน้ำแข็งวิสคอนซินในอเมริกาเหนือการเกิดธารน้ำแข็งไวช์เซลในยุโรปเหนือ)
• MIS 4 – 71
• MIS 5 – 130 โดยปกติจะแบ่งย่อยออกเป็น a ถึง e:
  • MIS 5a – 82 (จุดสูงสุดของช่วงระหว่างยุคน้ำแข็ง)
  • MIS 5b – 87 (จุดสูงสุดของช่วงยุคน้ำแข็งย่อย)
  • MIS 5c – 96 (จุดสูงสุดของช่วงระหว่างยุคน้ำแข็ง)
  • MIS 5d – 109 (จุดสูงสุดของช่วงยุคน้ำแข็งย่อย)
  • MIS 5e – 123 (จุดสูงสุดของยุคระหว่างยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายหรือที่รู้จักกันในชื่อยุคอีเมียนและชื่ออื่นๆ)
• MIS 6 – 191 ( ยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้ายก่อนสิ้นสุดหรือเรียกอีกชื่อว่ายุคน้ำแข็งอิลลิโนเอียนในอเมริกาเหนือ ต่อมา เรียกว่ายุคน้ำแข็ง ซาเลียนในยุโรปเหนือ และต่อมาเรียกว่ายุคน้ำแข็งวอลสตันเนียนในสหราชอาณาจักร)
• MIS 7 – 243 (ยุคระหว่างยุคน้ำแข็งอาเวลีย์ในสหราชอาณาจักร)
• MIS 8 – 300 (ต้นWolstonianในอังกฤษ)
• MIS 9 – 337 ( ช่วงระหว่างยุคน้ำแข็ง Purfleetในสหราชอาณาจักร) ^{[ 16 ]}
• MIS 10 – 374
• MIS 11 – 424 ( ยุคน้ำแข็งคั่นกลางฮอกซ์เนียนในสหราชอาณาจักร และยุคน้ำแข็งคั่นกลางฮอลสไตน์ในยุโรปกลาง)
• MIS 12 – 478 ( ยุคน้ำแข็งแองเกลียนในบริเตนใหญ่ยุคน้ำแข็งเอลสเตอร์ในยุโรปเหนือ)
• MIS 13 – 524
• MIS 14 – 563
• MIS 15 – 621
• MIS 16 – 676
• MIS 17 – 712
• MIS 18 – 761
• MIS 19 – 790 ( การกลับทิศทางของ Brunhes–Matuyama )
• MIS 20 – 814
• MIS 21 – 866

รายชื่อนี้ยังคงดำเนินต่อไปจนถึง MIS 104 ซึ่งเริ่มต้นเมื่อ 2.614 ล้านปีก่อน

ต่อไปนี้คือวันที่เริ่มต้นของ MIS ล่าสุด ในหน่วย kya (พันปีที่แล้ว) ในลำดับเวอร์ชันที่ล้าสมัยแล้ว ตัวเลขแรกได้มาจาก Aitken & Stokes จาก Bassinot et al. (1994) โดยตัวเลขในวงเล็บเป็นการประมาณค่าทางเลือกจาก Martinson et al. สำหรับระยะที่ 4 และสำหรับระยะอื่นๆ ตัวเลข SPECMAP ใน Imbrie et al. (1984) สำหรับระยะที่ 1–16 ตัวเลข SPECMAP อยู่ภายใน 5 kya ของตัวเลขที่ให้ไว้ที่นี่ ตัวเลขทั้งหมดจนถึง MIS 21 มาจาก Aitken & Stokes ตาราง 1.4 ยกเว้นระยะย่อยของ MIS 5 ซึ่งมาจากตาราง 1.1 ของ Wright ^{[ 17 ]}

• ช่วง MIS 1 – 11 พันปีก่อน ซึ่งเป็นจุดสิ้นสุดของยุคYounger Dryasถือเป็นจุดเริ่มต้นของยุค Holoceneและต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน
• MIS 2 – 24 ใกล้ช่วงสูงสุดของยุคน้ำแข็งครั้งสุดท้าย
• MIS 3 – 60
• MIS 4 – 71 (74)
• MIS 5 – 130 รวมถึงEemianซึ่งโดยปกติจะแบ่งย่อยเป็น 5e:
  • MIS 5a – 84.74
  • MIS 5b – 92.84
  • MIS 5c – 105.92
  • MIS 5d – 115.105
  • MIS 5e – 130.115
• MIS 6 – 190
• MIS 7 – 244
• MIS 8 – 301
• MIS 9 – 334
• MIS 10 – 364
• MIS 11 427 มีความคล้ายคลึงกับ MIS 1 มากที่สุด
• MIS 12 – 474
• MIS 13 – 528
• MIS 14 – 568
• MIS 15 – 621
• MIS 16 – 659
• MIS 17 – 712 (689)
• MIS 18 – 760 (726)
• MIS 19 – 787 (736)
• MIS 20 – 810 (763)
• MIS 21 – 865 (790)

บางขั้นตอนที่เก่ากว่า ในหน่วย mya (ล้านปีที่แล้ว): ^{[ 18 ]}

• MIS 22 – 1.03 ล้านปีก่อน ซึ่งเป็นจุดสิ้นสุดของ ยุค บาเวลในยุโรป
• MIS 62 – 1.75, สิ้นสุดยุคทิกเลียน
• MIS 103 – 2.588 สิ้นสุดยุคไพลโอซีนและเริ่มต้นยุคเพลสโตซีนตาม มาตราเวลา INQUA (คำจำกัดความเดิมระบุการเปลี่ยนแปลงนี้ไว้ที่ 1.806 ล้านปีก่อน – วันที่ของ MIS ไม่ได้รับผลกระทบ)

• ลำดับเหตุการณ์ของการเกิดธารน้ำแข็ง
• บันทึกอุณหภูมิทางธรณีวิทยา
• เครื่องวัดอุณหภูมิยุคโบราณ
• ยุคแอนโทรโปซีน
• ระเบียงริมทะเล
• แกนน้ำแข็ง

• Cohen, KM และ Gibbard, PL, ตารางความสัมพันธ์เชิงลำดับชั้นทางธรณีวิทยาโลกสำหรับ 2.7 ล้านปีที่ผ่านมา (ฉบับปรับปรุงปี 2011), คณะอนุกรรมการด้านลำดับชั้นหินยุคควอเทอร์นารี, คณะกรรมการระหว่างประเทศด้านลำดับชั้นหิน: เคมบริดจ์

• ไอโซโทปทางทะเลช่วงย่อย 5e และยุคระหว่างยุคน้ำแข็งอีเมียน , นิวเจอร์ซีย์ แช็คเคิลตัน , 2003
• ความเข้มข้นของก๊าซเรือนกระจกตลอด 650,000 ปี , RealClimate , 2005
• ความแปรปรวนของธารน้ำแข็งในช่วงสองล้านปีที่ผ่านมา , พี. ฮุยเบอร์ส , 2007
• ร่องรอยภูมิอากาศโบราณขั้วโลกของ Marine Isotope Stage 31 , Reed Scherer , 2007
• อิทธิพลของมหาสมุทรต่อช่วงระหว่างยุคน้ำแข็งระยะที่ 11 ของไอโซโทปทางทะเล , อเล็กซานเดอร์ เจ. ดิกสัน, คริสโตเฟอร์ เจ. เบียร์, เซียรา เดมป์ซีย์, มาร์ค เอ. มาสลิน, เจมส์ เอ. เบนเดิล, เอริน แอล. แม็คไคลมอนต์ และ ริชาร์ด ดี. แพนคอสต์ , 2009
• ครั้งสุดท้ายที่ระดับคาร์บอนไดออกไซด์สูงขนาดนี้คือเมื่อ 15 ล้านปีก่อนอาราดนา ตริปาติ , 2009
• ศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคแห่งสหรัฐอเมริกา (NCDC)
• นาซ่า สเปกแมป
• ตารางเทียบเคียงลำดับชั้นทางธรณีวิทยาโลกสำหรับ 2.7 ล้านปีที่ผ่านมา ฉบับปี 2010 คณะกรรมการระหว่างประเทศว่าด้วยลำดับชั้นทางธรณีวิทยา