Isotopic signature
આઇસોટોપિક સિગ્નેચર (આઇસોટોપિક ફિંગરપ્રિન્ટ પણ) એ બિન-રેડીયોજેનિક 'સ્થિર આઇસોટોપ', સ્થિર રેડીયોજેનિક આઇસોટોપ અથવા ચકાસાયેલ સામગ્રીમાં ચોક્કસ તત્વોના અસ્થિર કિરણોત્સર્ગી આઇસોટોપનો ગુણોત્તર છે. નમૂનાની સામગ્રીમાં આઇસોટોપ્સના ગુણોત્તરને આઇસોટોપ-ગુણોત્તર માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી દ્વારા આઇસોટોપિક સંદર્ભ સામગ્રી સામે માપવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયાને આઇસોટોપ વિશ્લેષણ કહેવામાં આવે છે. સ્થિર આઇસોટોપ વિવિધ આઇસોટોપના અણુ સમૂહ તેમના રાસાયણિક ગતિ વર્તનને અસર કરે છે, જે કુદરતી આઇસોટોપ અલગ કરવાની પ્રક્રિયાઓ તરફ દોરી જાય છે. કાર્બન આઇસોટોપ ઉદાહરણ તરીકે, મિથેનના વિવિધ સ્રોતો અને સિંક 12C અને 13C આઇસોટોપ માટે અલગ અલગ આકર્ષણ ધરાવે છે, જે હવામાં મિથેનમાં 13C/12C ગુણોત્તર દ્વારા વિવિધ સ્રોતો વચ્ચે તફાવત કરવાની મંજૂરી આપે છે. ભૂ-રસાયણશાસ્ત્ર, પેલિયોક્લિમેટોલોજી અને પેલિયોસિએનોગ્રાફીમાં આ ગુણોત્તરને δ13C કહેવામાં આવે છે. ગુણોત્તરની ગણતરી પી ડી બેલેમનાઇટ (પી. ડી. બી.) ધોરણના સંદર્ભમાં કરવામાં આવે છેઃ તેવી જ રીતે, અકાર્બનિક કાર્બોનેટમાં કાર્બન ઓછું આઇસોટોપિક અપૂર્ણાંક દર્શાવે છે, જ્યારે પ્રકાશસંશ્લેષણ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી સામગ્રીમાં કાર્બન ભારે આઇસોટોપમાંથી ક્ષીણ થાય છે. વધુમાં, વિવિધ બાયોકેમિકલ માર્ગો ધરાવતા બે પ્રકારના છોડ છે; C3 કાર્બન ફિક્સેશન, જ્યાં આઇસોટોપ અલગ કરવાની અસર વધુ સ્પષ્ટ હોય છે, C4 કાર્બન ફિક્સેશન, જ્યાં ભારે 13C ઓછું ક્ષીણ થાય છે, અને ક્રેસુલેશિયન એસિડ મેટાબોલિઝમ (CAM) છોડ, જ્યાં અસર સમાન હોય છે પરંતુ C4 છોડની સરખામણીમાં ઓછી સ્પષ્ટ હોય છે. છોડમાં આઇસોટોપિક અપૂર્ણાંક ભૌતિક (પરમાણુ વજનમાં વધારો થવાને કારણે છોડની પેશીઓમાં 13Cનો ધીમો ફેલાવો) અને બાયોકેમિકલ (બે ઉત્સેચકો દ્વારા 12Cની પસંદગીઃ રુબિસ્કો અને ફોસ્ફોએનોલપાયરુવેટ કાર્બોક્સિલેઝ) પરિબળોને કારણે થાય છે. બે પ્રકારના છોડ માટેના જુદા જુદા આઇસોટોપ ગુણોત્તર ખોરાકની સાંકળ દ્વારા ફેલાય છે, આમ તે નક્કી કરવું શક્ય છે કે માનવ અથવા પ્રાણીના મુખ્ય આહારમાં મુખ્યત્વે C3 છોડ (ચોખા, ઘઉં, સોયાબીન, બટાટા) અથવા C4 છોડ (મકાઈ, અથવા મકાઈથી ખવડાવેલું માંસ) તેમના માંસ અને હાડકાના કોલેજનના આઇસોટોપ વિશ્લેષણ દ્વારા (જો કે, વધુ સચોટ નિર્ધારણ મેળવવા માટે, કાર્બન આઇસોટોપિક અપૂર્ણાંકને પણ ધ્યાનમાં લેવું આવશ્યક છે, કારણ કે ઘણા અભ્યાસોએ સરળ અને જટિલ સબસ્ટ્રેટ્સના બાયોડિગ્રેડેશન દરમિયાન નોંધપાત્ર 13C ભેદભાવની જાણ કરી છે). C3 છોડની અંદર δ13C માં ફેરફારોને નિયંત્રિત કરતી પ્રક્રિયાઓ સારી રીતે સમજી શકાય છે, ખાસ કરીને પાંદડાના સ્તરે, પણ લાકડાની રચના દરમિયાન પણ. ઘણા તાજેતરના અભ્યાસો લાકડાની રચનાની વાર્ષિક પેટર્ન સાથે પર્ણ સ્તરના સમસ્થાનિક અપૂર્ણાંકને જોડે છે (એટલે કે. વૃક્ષ રિંગ δ13C) વ્યક્તિગત વૃક્ષો અને જંગલ સ્ટેન્ડની શારીરિક પ્રક્રિયાઓ પર આબોહવાની વિવિધતા અને વાતાવરણીય રચનાની અસરોનું પ્રમાણ નક્કી કરવા માટે. સમજણનો આગામી તબક્કો, ઓછામાં ઓછું પાર્થિવ ઇકોસિસ્ટમ્સમાં, છોડ, માટી અને વાતાવરણ વચ્ચેની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓને સમજવા માટે બહુવિધ આઇસોટોપિક પ્રોક્સીઓનું સંયોજન હોવાનું જણાય છે, અને આગાહી કરે છે કે જમીનના ઉપયોગમાં થતા ફેરફારો આબોહવા પરિવર્તનને કેવી અસર કરશે. તેવી જ રીતે, દરિયાઈ માછલીઓમાં તાજા પાણીની માછલીઓ કરતાં 13 ડિગ્રી સેલ્સિયસ વધુ હોય છે, જેની કિંમત અનુક્રમે C4 અને C3 છોડની અંદાજિત હોય છે. આ પ્રકારના છોડમાં કાર્બન-13 અને કાર્બન-12 આઇસોટોપનો ગુણોત્તર નીચે મુજબ છેઃ સી4 છોડઃ-16 થી-10 સી. એ. એમ. છોડઃ-20 થી-10 સી3 છોડઃ-33 થી-24 વાતાવરણીય કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાંથી દરિયામાં વરસાદ દ્વારા રચાયેલા ચૂનાના પત્થરો 13 સીનું સામાન્ય પ્રમાણ ધરાવે છે. તેનાથી વિપરીત, મીઠાના ગુંબજોમાં જોવા મળતું કેલ્સાઇટ પેટ્રોલિયમના ઓક્સિડેશન દ્વારા રચાયેલા કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાંથી ઉત્પન્ન થાય છે, જે તેના છોડના મૂળને કારણે 13C-ક્ષીણ થાય છે. પર્મિયન લુપ્તતા 252 Mya ખાતે જમા થયેલ ચૂનાના પથ્થરનું સ્તર 13C/12C માં 1 ટકાના ઘટાડા દ્વારા ઓળખી શકાય છે. 14C આઇસોટોપ બાયોસિન્થેટાઇઝ્ડ સામગ્રીને માનવસર્જિત સામગ્રીથી અલગ પાડવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. બાયોજેનિક રસાયણો બાયોસ્ફેરિક કાર્બનમાંથી મેળવવામાં આવે છે, જેમાં 14C હોય છે. કૃત્રિમ રીતે બનાવેલા રસાયણોમાં કાર્બન સામાન્ય રીતે કોલસા અથવા પેટ્રોલિયમ જેવા અશ્મિભૂત ઇંધણમાંથી મેળવવામાં આવે છે, જ્યાં મૂળરૂપે હાજર 14C શોધી શકાય તેવી મર્યાદાથી નીચે ક્ષીણ થઈ ગયું છે. તેથી નમૂનામાં હાલમાં હાજર 14C નું પ્રમાણ જૈવિક મૂળના કાર્બનનું પ્રમાણ સૂચવે છે. નાઇટ્રોજન આઇસોટોપ નાઇટ્રોજન-15, અથવા 15એન, નો ઉપયોગ ઘણીવાર કૃષિ અને તબીબી સંશોધનમાં થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે મેસેલસન-સ્ટાલ પ્રયોગમાં ડીએનએ પ્રતિકૃતિની પ્રકૃતિ સ્થાપિત કરવા માટે. આ સંશોધનના વિસ્તરણના પરિણામે ડીએનએ-આધારિત સ્થિર-આઇસોટોપ પ્રોબિંગનો વિકાસ થયો, જે સંવર્ધન અલગતાની જરૂરિયાત વિના, પર્યાવરણમાં સુક્ષ્મસજીવોના ચયાપચય કાર્ય અને વર્ગીકરણ ઓળખ વચ્ચેના સંબંધોની તપાસ કરવાની મંજૂરી આપે છે. પ્રોટીનને નાઇટ્રોજનના એકમાત્ર સ્ત્રોત તરીકે 15N ધરાવતા માધ્યમમાં વાવેતર કરીને આઇસોટોપિક રીતે લેબલ કરી શકાય છે, દા. ત., એસ. આઈ. એલ. એ. સી. જેવા માત્રાત્મક પ્રોટિઓમિક્સમાં. નાઇટ્રોજન-15 નો ઉપયોગ પર્યાવરણમાં ખનિજ નાઇટ્રોજન સંયોજનો (ખાસ કરીને ખાતરો) ને શોધવા માટે થાય છે. જ્યારે અન્ય આઇસોટોપિક લેબલના ઉપયોગ સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે 15N એ નાઇટ્રોજનયુક્ત કાર્બનિક પ્રદૂષકોના ભાવિનું વર્ણન કરવા માટે પણ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ ટ્રેસર છે. નાઇટ્રોજન-15 ટ્રેસિંગ એ જૈવ ભૂરસાયનશાસ્ત્રમાં ઉપયોગમાં લેવાતી એક મહત્વપૂર્ણ પદ્ધતિ છે. સ્થિર નાઇટ્રોજન આઇસોટોપ્સનો ગુણોત્તર, 15N/14N અથવા δ15N, ટ્રોફિક સ્તર સાથે વધે છે, જેમ કે શાકાહારીઓ છોડ કરતાં વધુ નાઇટ્રોજન આઇસોટોપ મૂલ્યો ધરાવે છે, અને માંસભક્ષક શાકાહારીઓ કરતાં વધુ નાઇટ્રોજન આઇસોટોપ મૂલ્યો ધરાવે છે. તપાસવામાં આવતી પેશીઓના આધારે, ટ્રોફિક સ્તરમાં દરેક વધારા સાથે દર હજાર દીઠ 3-4 ભાગોનો વધારો થાય છે. તેથી શાકાહારીઓના પેશીઓ અને વાળમાં મોટે ભાગે માંસ ખાતા લોકોના શરીરની તુલનામાં નોંધપાત્ર રીતે ઓછું δ15N હોય છે. તેવી જ રીતે, પાર્થિવ આહાર દરિયાઈ આધારિત આહાર કરતાં અલગ સંકેત ઉત્પન્ન કરે છે. વાળનું સમસ્થાનિક વિશ્લેષણ પુરાતત્ત્વશાસ્ત્રીઓ માટે માહિતીનો એક મહત્વપૂર્ણ સ્રોત છે, જે પ્રાચીન આહાર અને ખાદ્ય સ્રોતો પ્રત્યેના વિવિધ સાંસ્કૃતિક વલણ વિશે સંકેત આપે છે. સંખ્યાબંધ અન્ય પર્યાવરણીય અને શારીરિક પરિબળો ખાદ્ય જાળના પાયા પર નાઇટ્રોજન આઇસોટોપિક રચનાને પ્રભાવિત કરી શકે છે (એટલે કે. છોડમાં) અથવા વ્યક્તિગત પ્રાણીઓના સ્તરે. ઉદાહરણ તરીકે, શુષ્ક પ્રદેશોમાં, નાઇટ્રોજન ચક્ર વધુ 'ખુલ્લું' હોય છે અને જમીન અને છોડમાં δ15Nમાં વધારો કરીને 14Nના નુકસાનની સંભાવના ધરાવે છે. આ ઠંડા અને ભેજવાળા ઇકોસિસ્ટમ્સની તુલનામાં ગરમ અને શુષ્ક ઇકોસિસ્ટમ્સમાં છોડ અને પ્રાણીઓમાં પ્રમાણમાં ઉચ્ચ δ15N મૂલ્યો તરફ દોરી જાય છે. વધુમાં, એલિવેટેડ δ15N ને 14N ના પ્રેફરન્શિયલ ઉત્સર્જન અને લાંબા સમય સુધી પાણીની તાણની સ્થિતિ અથવા અપૂરતા પ્રોટીન સેવન હેઠળ શરીરમાં પહેલેથી જ સમૃદ્ધ 15N પેશીઓના પુનઃઉપયોગ સાથે જોડવામાં આવ્યા છે. δ15N ગ્રહ વિજ્ઞાનમાં નિદાન સાધન પણ પ્રદાન કરે છે કારણ કે વાતાવરણ અને સપાટીની સામગ્રીમાં પ્રદર્શિત ગુણોત્તર "જે પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સામગ્રી રચાય છે તેની સાથે નજીકથી જોડાયેલું છે". ઓક્સિજન આઇસોટોપ ઓક્સિજન ત્રણ પ્રકારોમાં આવે છે, પરંતુ 17O એટલો દુર્લભ છે કે તેને શોધવું ખૂબ જ મુશ્કેલ છે (~0.04% વિપુલ પ્રમાણમાં). પાણીમાં 18O/16O નો ગુણોત્તર પાણીના બાષ્પીભવનની માત્રા પર આધાર રાખે છે (કારણ કે 18O ભારે હોય છે અને તેથી બાષ્પીભવન થવાની શક્યતા ઓછી હોય છે). વરાળનું દબાણ ઓગળેલા ક્ષારની સાંદ્રતા પર આધાર રાખે છે, તેથી 18O/16O ગુણોત્તર પાણીની ખારાશ અને તાપમાન પર સહસંબંધ દર્શાવે છે. કેલ્શિયમ કાર્બોનેટ સ્ત્રાવ કરતા સજીવોના શેલોમાં ઓક્સિજન બને છે તેમ, આવા કાંપ તે વિસ્તારમાં પાણીના તાપમાન અને ખારાશનો કાલક્રમિક રેકોર્ડ સાબિત કરે છે. વાતાવરણમાં ઓક્સિજન આઇસોટોપ ગુણોત્તર વર્ષના સમય અને ભૌગોલિક સ્થાન સાથે અનુમાનિત રીતે બદલાય છે; દા. ત. મોન્ટાનામાં 18 ઓ-સમૃદ્ધ વરસાદ અને ફ્લોરિડા કીઝમાં 18 ઓ-ઘટાડેલા વરસાદ વચ્ચે 2 ટકાનો તફાવત છે. આ પરિવર્તનશીલતાનો ઉપયોગ સામગ્રીના મૂળના ભૌગોલિક સ્થાનના અંદાજિત નિર્ધારણ માટે થઈ શકે છે; દા. ત. તે નક્કી કરવું શક્ય છે કે યુરેનિયમ ઓક્સાઇડનો જથ્થો ક્યાં ઉત્પાદિત કરવામાં આવ્યો હતો. પર્યાવરણ સાથે સપાટીના આઇસોટોપના વિનિમયના દરને ધ્યાનમાં લેવો પડશે. ઘન નમૂનાઓ (કાર્બનિક અને અકાર્બનિક) ના ઓક્સિજન આઇસોટોપિક સંકેતોને સામાન્ય રીતે પાયરોલિસિસ અને માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી દ્વારા માપવામાં આવે છે. સંશોધકોએ સચોટ માપન માટે નમૂનાઓના અયોગ્ય અથવા લાંબા સમય સુધી સંગ્રહને ટાળવાની જરૂર છે. સલ્ફર આઇસોટોપ સલ્ફરમાં ચાર સ્થિર આઇસોટોપ છે, 32S, 33S, 34S અને 36S, જેમાંથી 32S એ મોટા અંતરથી સૌથી વધુ વિપુલ પ્રમાણમાં છે કારણ કે તે સુપરનોવામાં ખૂબ જ સામાન્ય 12C દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. આ મુખ્ય સાપેક્ષ વિપુલતા (95.0%) ને કારણે સલ્ફર આઇસોટોપ ગુણોત્તર લગભગ હંમેશા 32S ની સાપેક્ષ ગુણોત્તર તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. સલ્ફર આઇસોટોપ અપૂર્ણાંકોને સામાન્ય રીતે સલ્ફરના અન્ય સ્થિર આઇસોટોપની તુલનામાં તેની વધુ વિપુલતા (4.25%) ને કારણે δ34S ની દ્રષ્ટિએ માપવામાં આવે છે, જોકે કેટલીકવાર δ33S પણ માપવામાં આવે છે. સલ્ફર આઇસોટોપ ગુણોત્તરમાં તફાવતો મુખ્યત્વે પ્રતિક્રિયાઓ અને પરિવર્તન દરમિયાન ગતિશીલ અપૂર્ણાંકને કારણે અસ્તિત્વમાં હોવાનું માનવામાં આવે છે. સલ્ફર આઇસોટોપ્સ સામાન્ય રીતે ધોરણો સામે માપવામાં આવે છે; 1993 પહેલાં, કેન્યોન ડાયબ્લો ટ્રોઇલાઇટ સ્ટાન્ડર્ડ (સી. ડી. ટી. તરીકે સંક્ષિપ્ત), જે 32S: 34S બરાબર 22.220 ધરાવે છે, તેનો ઉપયોગ સંદર્ભ સામગ્રી અને આઇસોટોપિક સ્કેલ માટે શૂન્ય બિંદુ બંને તરીકે થતો હતો. 1993 થી, વિયેના-સી. ડી. ટી. ધોરણનો ઉપયોગ શૂન્ય બિંદુ તરીકે કરવામાં આવે છે, અને સલ્ફર આઇસોટોપ માપન માટે સંદર્ભ સામગ્રી તરીકે ઘણી સામગ્રીનો ઉપયોગ થાય છે. આ ધોરણો સામે માપવામાં આવેલી કુદરતી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા સલ્ફરના અપૂર્ણાંકો-72 અને + 147 વચ્ચે અસ્તિત્વ ધરાવે છે, જેમ કે નીચેના સમીકરણ દ્વારા ગણતરી કરવામાં આવી છેઃ ખૂબ જ રેડૉક્સ-સક્રિય તત્વ તરીકે, સલ્ફર પૃથ્વીના સમગ્ર ઇતિહાસમાં મુખ્ય રસાયણશાસ્ત્ર-બદલાતી ઘટનાઓને રેકોર્ડ કરવા માટે ઉપયોગી થઈ શકે છે, જેમ કે દરિયાઈ બાષ્પીભવન જે ઓક્સિજન કટોકટી દ્વારા લાવવામાં આવેલા વાતાવરણની રેડૉક્સ સ્થિતિમાં પરિવર્તનને પ્રતિબિંબિત કરે છે. રેડિયોજેનિક આઇસોટોપ લીડ આઇસોટોપ લીડમાં ચાર સ્થિર આઇસોટોપ છેઃ 204Pb, 206Pb, 207Pb અને 208Pb. યુરેનિયમ/થોરિયમ/લીડ સામગ્રીમાં સ્થાનિક વિવિધતાઓ વિવિધ વિસ્તારોમાંથી લીડ માટે આઇસોટોપિક ગુણોત્તરમાં વિશાળ સ્થાન-વિશિષ્ટ ભિન્નતાનું કારણ બને છે. ઔદ્યોગિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા વાતાવરણમાં ઉત્સર્જિત લીડમાં ખનિજોમાં લીડથી અલગ આઇસોટોપિક રચના હોય છે. ટેટ્રાઇથિલ લેડ એડિટિવ સાથે ગેસોલિનના દહનથી કારના ધુમાડામાં સર્વવ્યાપક માઇક્રોમીટર-કદના લીડ-સમૃદ્ધ કણોની રચના થઈ; ખાસ કરીને શહેરી વિસ્તારોમાં માનવસર્જિત લીડ કણો કુદરતી કણો કરતાં વધુ સામાન્ય છે. પદાર્થોમાં જોવા મળતા કણોમાં સમસ્થાનિક સામગ્રીમાં તફાવતનો ઉપયોગ પદાર્થના મૂળના અંદાજિત ભૌગોલિક સ્થાન માટે થઈ શકે છે. કિરણોત્સર્ગી સમસ્થાનિકો ગરમ કણો, પરમાણુ પતનના કિરણોત્સર્ગી કણો અને કિરણોત્સર્ગી કચરો પણ અલગ સમસ્થાનિક સંકેતો દર્શાવે છે. તેમની રેડિયોન્યુક્લાઇડ રચના (અને આમ તેમની ઉંમર અને મૂળ) માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી અથવા ગામા સ્પેક્ટ્રોમેટ્રી દ્વારા નક્કી કરી શકાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, પરમાણુ વિસ્ફોટ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલા કણોમાં 60 Co અને 152Eu ની શોધી શકાય તેવી માત્રા હોય છે. ચેર્નોબિલ દુર્ઘટનાએ આ કણો છોડ્યાં ન હતાં પરંતુ 125Sb અને 144Ce છોડ્યાં હતાં. પાણીની અંદરના વિસ્ફોટોના કણોમાં મોટે ભાગે વિકિરિત દરિયાઈ ક્ષારનો સમાવેશ થાય છે. ફ્યુઝન અને ફિશન પરમાણુ શસ્ત્રો માટે 152Eu/155Eu, 154Eu/155Eu, અને 238Pu/239Pu નો ગુણોત્તર પણ અલગ છે, જે અજ્ઞાત મૂળના ગરમ કણોની ઓળખની મંજૂરી આપે છે. યુરેનિયમ તમામ કુદરતી નમૂનાઓમાં લગભગ 55 પીપીએમ (તેના મૂળ ન્યુક્લાઇડ સાથે બિનસાંપ્રદાયિક સંતુલનમાં) સાથે પ્રમાણમાં સ્થિર આઇસોટોપ ગુણોત્તર ધરાવે છે. સમસ્થાનિક રચનાઓ કે જે તે મૂલ્યોથી નોંધપાત્ર રીતે અલગ પડે છે તે પુરાવા છે કે યુરેનિયમ અમુક રીતે અવક્ષય અથવા સંવર્ધનને આધિન છે અથવા (તેનો ભાગ) પરમાણુ વિખંડન પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લીધો છે. જ્યારે કે ગેબોન ખાતેના ઓકલો ખાતેના કુદરતી પરમાણુ વિખંડન રિએક્ટર લગભગ વૈશ્વિક રીતે માનવ પ્રભાવને કારણે છે, ત્યારે પૃથ્વી પરના અન્ય તમામ જાણીતા થાપણોની તુલનામાં ઓકલોના નમૂનાઓમાં સાંદ્રતાના નોંધપાત્ર ડાયવર્ઝન દ્વારા શોધી કાઢવામાં આવ્યું હતું. તે પ્રસારની ચિંતાની સામગ્રી છે તે જોતાં હવે યુરેનિયમ ઇંધણનો દરેક આઇએઇએ-મંજૂર સપ્લાયર યુરેનિયમની આઇસોટોપિક રચનાનો ટ્રેક રાખે છે જેથી કોઈ પણ નાપાક હેતુઓ માટે વાળવામાં ન આવે. જો ઓકલો ઉપરાંત અન્ય યુરેનિયમનો જથ્થો એક સમયે કુદરતી પરમાણુ વિખંડન રિએક્ટર સાબિત થાય તો તે ઝડપથી સ્પષ્ટ થઈ જશે. કાર્યક્રમો પુરાતત્વીય અભ્યાસો પુરાતત્વીય અભ્યાસોમાં, સ્થિર આઇસોટોપ ગુણોત્તરનો ઉપયોગ વ્યક્તિઓ પાસેથી વિશ્લેષણ કરાયેલ પેશીઓની રચના (અસ્થિ કોલેજન માટે 10-15 વર્ષ અને દાંતના દંતવલ્ક બાયોપેટાઇટ માટે ઇન્ટ્રા-વાર્ષિક સમયગાળો); ખાદ્ય પદાર્થોની "વાનગીઓ" (સિરામિક જહાજના અવશેષો); ખેતીના સ્થળો અને ઉગાડવામાં આવતા છોડના પ્રકારો (કાંપમાંથી રાસાયણિક નિષ્કર્ષણ); અને વ્યક્તિઓનું સ્થળાંતર (દંત સામગ્રી) ના સમયગાળાની અંદર આહારને ટ્રેક કરવા માટે કરવામાં આવે છે. ફોરેન્સિક્સ સ્થિર આઇસોટોપ રેશિયો માસ સ્પેક્ટ્રોમેટ્રીના આગમન સાથે, સામગ્રીના આઇસોટોપિક સિગ્નેચરનો ફોરેન્સિક્સમાં ઉપયોગ વધી રહ્યો છે, અન્યથા સમાન સામગ્રીના મૂળને અલગ પાડે છે અને સામગ્રીને તેમના સામાન્ય સ્રોત પર નજર રાખે છે. ઉદાહરણ તરીકે, છોડના આઇસોટોપ સંકેતો ભેજ અને પોષક તત્ત્વોની ઉપલબ્ધતા સહિત વૃદ્ધિની સ્થિતિથી પ્રભાવિત હોઈ શકે છે. કૃત્રિમ સામગ્રીના કિસ્સામાં, હસ્તાક્ષર રાસાયણિક પ્રતિક્રિયા દરમિયાનની પરિસ્થિતિઓથી પ્રભાવિત થાય છે. આઇસોટોપિક સહી રૂપરેખા એવા કિસ્સાઓમાં ઉપયોગી છે જ્યાં અન્ય પ્રકારની રૂપરેખા, દા. ત. અશુદ્ધિઓની લાક્ષણિકતાઓ, શ્રેષ્ઠ નથી. સિન્ટિલેટર ડિટેક્ટર્સ સાથે જોડાયેલા ઇલેક્ટ્રોનિક્સનો ઉપયોગ આઇસોટોપ સહીઓનું મૂલ્યાંકન કરવા અને અજ્ઞાત સ્રોતોને ઓળખવા માટે નિયમિતપણે થાય છે. બેકિંગ પોલિમર, એડિટિવ્સ અને એડહેસિવ્સના કાર્બન, ઓક્સિજન અને હાઇડ્રોજન આઇસોટોપિક સિગ્નેચરનો ઉપયોગ કરીને સામાન્ય બ્રાઉન પીએસએ પેકેજિંગ ટેપના મૂળના નિર્ધારણની સંભાવના દર્શાવતો એક અભ્યાસ પ્રકાશિત કરવામાં આવ્યો હતો. કાર્બન આઇસોટોપિક ગુણોત્તરના માપનનો ઉપયોગ મધની ભેળસેળ શોધવા માટે થઈ શકે છે. મકાઈ અથવા શેરડી (C4 છોડ) માંથી ઉદ્ભવતા શર્કરાનો ઉમેરો મધમાં હાજર શર્કરાના સમસ્થાનિક ગુણોત્તરને તિરાડ પાડે છે, પરંતુ પ્રોટીનના સમસ્થાનિક ગુણોત્તરને પ્રભાવિત કરતું નથી; ભેળસેળ વિનાના મધમાં શર્કરા અને પ્રોટીનનો કાર્બન સમસ્થાનિક ગુણોત્તર મેળ ખાતો હોવો જોઈએ. વધારાનું 7 ટકા જેટલું નીચું સ્તર શોધી શકાય છે. હવામાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડમાં 13C સાથે ઝડપી ન્યુટ્રોનની પ્રતિક્રિયા દ્વારા પરમાણુ વિસ્ફોટ 10Be બનાવે છે. આ પરમાણુ પરીક્ષણ સ્થળો પર ભૂતકાળની પ્રવૃત્તિના ઐતિહાસિક સૂચકાંકોમાંનું એક છે. સૌરમંડળની ઉત્પત્તિ આઇસોટોપિક ફિંગરપ્રિન્ટ્સનો ઉપયોગ સૌરમંડળમાં સામગ્રીની ઉત્પત્તિનો અભ્યાસ કરવા માટે થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, ચંદ્રનો ઓક્સિજન આઇસોટોપિક ગુણોત્તર અનિવાર્યપણે પૃથ્વી જેવો જ લાગે છે. ઓક્સિજન આઇસોટોપિક ગુણોત્તર, જે ખૂબ જ ચોક્કસપણે માપી શકાય છે, તે દરેક સૌરમંડળના શરીર માટે એક અનન્ય અને વિશિષ્ટ સંકેત આપે છે. વિવિધ ઓક્સિજન આઇસોટોપિક સહીઓ અવકાશમાં બહાર નીકળેલી સામગ્રીની ઉત્પત્તિ સૂચવી શકે છે. ચંદ્રનો ટાઇટેનિયમ આઇસોટોપ ગુણોત્તર (50Ti/47Ti) પૃથ્વીની નજીક (4 પીપીએમની અંદર) દેખાય છે. 2013 માં, એક અભ્યાસ બહાર પાડવામાં આવ્યો હતો જેમાં દર્શાવવામાં આવ્યું હતું કે ચંદ્ર મેગ્માનું પાણી કાર્બોનેસિયસ કોન્ડ્રાઇટ્સથી 'અપ્રભેદ્ય' હતું અને પાણીના આઇસોટોપની રચનાના આધારે પૃથ્વી જેટલું જ હતું. પૃથ્વી પરના પ્રારંભિક જીવનના રેકોર્ડ આઇસોટોપ બાયોજિઓકેમિસ્ટ્રીનો ઉપયોગ જીવનની આસપાસના સમયરેખા અને પૃથ્વી પરના તેના પ્રારંભિક પુનરાવર્તનની તપાસ કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે. જીવનની લાક્ષણિક આઇસોટોપિક ફિંગરપ્રિન્ટ્સ, કાંપમાં સચવાયેલી છે, તેનો ઉપયોગ સૂચવવા માટે કરવામાં આવ્યો છે, પરંતુ તે સાબિત કરતું નથી કે પૃથ્વી પર જીવન 3.85 અબજ વર્ષો પહેલા અસ્તિત્વમાં હતું. સલ્ફર આઇસોટોપ પુરાવાનો ઉપયોગ ગ્રેટ ઓક્સિડેશન ઇવેન્ટના સમયને સમર્થન આપવા માટે પણ કરવામાં આવ્યો છે, જે દરમિયાન પૃથ્વીના વાતાવરણમાં લગભગ 2.3-2.4 અબજ વર્ષો પહેલા પ્રથમ વખત ઓક્સિજનમાં (આધુનિક મૂલ્યોના લગભગ 9 ટકા) માપી શકાય તેવો વધારો થયો હતો. આશરે 2 કરોડ 45 લાખ વર્ષ પહેલાં ભૂસ્તરીય રેકોર્ડમાં સામૂહિક-સ્વતંત્ર સલ્ફર આઇસોટોપ અપૂર્ણાંકો વ્યાપક હોવાનું જોવા મળે છે, અને આ આઇસોટોપિક સિગ્નેચર ત્યારથી સામૂહિક-આધારિત અપૂર્ણાંકો તરફ વળ્યા છે, જે મજબૂત પુરાવા પૂરા પાડે છે કે વાતાવરણ એનોક્સિકથી તે થ્રેશોલ્ડ પર ઓક્સિજનયુક્ત થયું છે. આધુનિક સલ્ફેટ-ઘટાડતા બેક્ટેરિયા 34S ને બદલે હળવા 32S ને અનુકૂળ રીતે ઘટાડવા માટે જાણીતા છે, અને આ સુક્ષ્મસજીવોની હાજરી સમુદ્રની સલ્ફર આઇસોટોપ રચનાને માપી શકે છે. કારણ કે સલ્ફાઇડ ખનિજોના δ34S મૂલ્યો મુખ્યત્વે સલ્ફેટ-ઘટાડતા બેક્ટેરિયાની હાજરીથી પ્રભાવિત હોય છે, સલ્ફાઇડ ખનિજોમાં સલ્ફર આઇસોટોપ અપૂર્ણાંકની ગેરહાજરી આ બેક્ટેરિયલ પ્રક્રિયાઓની ગેરહાજરી અથવા મુક્તપણે ઉપલબ્ધ સલ્ફેટની ગેરહાજરી સૂચવે છે. કેટલાક લોકોએ માઇક્રોબાયલ સલ્ફર અપૂર્ણાંકના આ જ્ઞાનનો ઉપયોગ એવું સૂચવવા માટે કર્યો છે કે અનુમાનિત દરિયાઈ પાણીની રચનાને સંબંધિત મોટા સલ્ફર આઇસોટોપ અપૂર્ણાંકવાળા ખનિજો (એટલે કે પાયરાઇટ) જીવનનો પુરાવો હોઈ શકે છે. જો કે, આ દાવો સ્પષ્ટ નથી, અને કેટલીકવાર પશ્ચિમ ઓસ્ટ્રેલિયાના ડ્રેસર રચનામાં મળેલા ~ 3.49 જીએ સલ્ફાઇડ ખનિજોમાંથી ભૂસ્તરીય પુરાવાઓનો ઉપયોગ કરીને તેનો વિરોધ કરવામાં આવે છે, જેમાં δ34એસ મૂલ્યો-22 જેટલા નકારાત્મક હોવાનું જોવા મળે છે. કારણ કે તે સાબિત થયું નથી કે સલ્ફાઇડ અને બેરાઇટ ખનિજો મુખ્ય હાઇડ્રોથર્મલ ઇનપુટની ગેરહાજરીમાં રચાય છે, તે આર્કિયનમાં જીવન અથવા માઇક્રોબાયલ સલ્ફેટ ઘટાડાના માર્ગનો નિર્ણાયક પુરાવો નથી. આઇસોસ્કેપ્સ આઇસોટોપ ઇલેક્ટ્રોકેમિસ્ટ્રી રેડિયોમેટ્રિક ડેટિંગ સંદર્ભો વધુ વાંચન કાર્બન આઇસોટોપ્સઃ તમે જે ખાઓ છો તે તમે છો વાળ વધતા સંશોધન અયાકુચો આર્કીયો આઇસોટોપ પ્રોજેક્ટ ધ્રુવીય વાતાવરણમાં આઇસોટોપિક અને મોલેક્યુલર ફાયર ટ્રેસરની શોધ અને ક્રાયોસ્ફિયર રેડિયોમેટ્રિક ડેટિંગ બાયોઇન્ડિકેટર્સ એન્થ્રોપોલોજી આઇસોટોપ ફોરેન્સિક પુરાવા