산소 동위 원소산소는 자연에서 세 가지의 안정 동위 원소(16O, 17O, 18O)가 존재한다. 이외에 원자량 12~28 사이에 총 13가지의 방사성 동위 원소가 존재하며, 모두 반감기가 짧은 편이다. 방사성 동위 원소 중에서 가장 안정한 15O는 반감기가 122.24초이다. 산소의 표준 원자량은 15.9994(3)u이다. 산소의 안정 동위 원소자연에 존재하는 산소는 16O, 17O, 18O로 이루어져 있다. 이들 중 16O의 자연존재비가 99.762%인데, 다른 동위 원소들에 비해 풍부한 이유는 항성 진화 과정에서 생성되는 주요 생성물인데다가 삼중알파과정 및 네온 연소 과정을 통해 많은 양이 합성되기 때문이다. 17O는 CNO 순환 과정에서 주로 생성되므로 수소가 풍부한 별에서 잘 생성되며 18O는 역시 CNO 순환에서 풍부하게 생성되는 물질인 14N가 헬륨 원자핵을 포획하여 생성되므로 헬륨이 풍부한 별에서 잘 생성된다. 한편, 16O와 18O의 비율을 연구하면 고기후학에 응용하여 과거의 기후를 알아낼 수 있다.참고로 일부 연구진은 해수의 산소 동위 원소 구성의 변화와 과거 지구 해수의 구성 성분을 연구했다.[1] 표
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