L’oxygène 18 est un isotope naturel de l’oxygène. Il est présent dans certaines molécules d’eau par exemple et modifie leurs propriétés physiques. Lorsque l’eau change de phase en se vaporisant ou en se solidifiant, les molécules contenant l’isotope ne se comportent pas de la même façon que les molécules « normales ». On observe alors un fractionnement. Le rapport entre la quantité de molécules « normales » et la quantité d’isotope dépend de la température qu’il faisait au moment du changement de phase. C’est pourquoi cet indicateur est utilisé en paléoclimatologie pour retrouver les températures atmosphériques du passé. Le taux d’isotope présent dans la glace permet de savoir quelle température il faisait au moment où la glace s’est formée.
Le même phénomène est observé avec le deutérium, isotope naturel de l’hydrogène, l’autre atome présent dans la molécule d’eau (H2O).

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