השוואה בין רמת האידוי בים המלח הנוכחי בהשוואה לתקופה הקדומה, עשוי לסייע בהבנת האקלים שהתקיים באזורנו, בעבר
גאוכימיה (“כימיה של האדמה”) היא ענף שחוקר תפוצה של יסודות כימיים ותרכובות טבעיות ומשתמש בשיטות כימיות כדי ללמוד על מערכות ותהליכים גיאולוגיים, ביולוגיים ואקלימיים שהתרחשו ומתרחשים בכדור הארץ.
פרופ’ חגית אפק מהמכון למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית בירושלים, היא גאוכימאית סביבתית שמחקרה מתמקד בשחזור האקלים בכדור הארץ בהתבסס על איזוטופים – אטומים של יסודות כימיים שנבדלים זה מזה במספר הנויטרונים ובמסה. לדוגמה, פחמן 12 שהוא הקל והנפוץ יותר ופחמן 13 שהוא הכבד והנדיר יותר.
מה השאלה? מהי כמות האידוי שהתחולל ב-70,000 השנים האחרונות בים המלח?
“הבנת אקלים העבר, לפני אלפי עד מיליוני שנים, מסייעת לנו לחזות טוב יותר את האקלים העתידי. שינויי האקלים הנוכחיים הם מעשה ידי אדם, אך הפיזיקה של המערכת האקלימית לא השתנתה ואם נבין כיצד הגיבה לשינויי עבר, נוכל לנבא כיצד תגיב בעתיד. למשל, גם בעבר היו תקופות שבהן רמת הפחמן הדו-חמצני באטמוספרה הייתה גבוהה והובילה להתחממות”, מסבירה פרופ’ אפק.
כדי לפענח את טמפרטורת העבר ואת מחזור המים בכדור הארץ, פיתחה החוקרת שתי שיטות – “איזוטופים מצומדים” ו”חמצן 17″. איזוטופים מצומדים הם הקשרים הכימיים בין שני איזוטופים כבדים, לדוגמה בין פחמן 13 לחמצן 18, והחוקרת בוחנת אותם במינרל סידן פחמתי (קלציום קרבונט) שקיים למשל בסלעי משקע וצדפות. כך היא מפענחת את הטמפרטורה שבה נוצר המינרל. לדבריה, “מדדתי את כמות האיזוטופים המצומדים בדגמים כגון צדפות מאובנות שגילן 50-40 מיליון שנים, מתקופת האאוקן, שמוצאן בחצי האי האנטרקטי (אשר רגיש מאוד לשינויי אקלים). אם המאובנים מכילים קשרים כימיים שכוללים מעט איזוטופים מצומדים – זה אומר שנוצרו בטמפרטורה גבוהה, ולהפך. כך גילינו שהצדפות הללו נוצרו בטמפרטורה של כ-15 מעלות, הרבה יותר גבוהה מהיום באזור זה. אנחנו יודעים שבתקופה זו היה חם באופן כללי וריכוז הפחמן הדו-חמצני היה גבוה”. משקעי סידן פחמתי שנוצרו בים המלח הקדום, באזור מצדה
חמצן 17 הוא איזוטופ נדיר, אחד משלושת האיזוטופים של חמצן – 16, 17, 18. באמצעות מדידתו במים ובסידן פחמתי ניתן לקבל מידע הידרולוגי שמשלים את המידע שמתקבל מאיזוטופים מצומדים לגבי האקלים. “מדידת חמצן 17 בסידן פחמתי (שמגיע למשל ממשקעי ים המלח הקדום ומזקיפים במערות) יכולה לתת לנו מידע על מקורות הגשם (מהיכן הגיע) ותנאי היווצרותו ועל רמת אידוי המים באגם. כלומר, סידן פחמתי משמר את ההרכב של המים שבהם נוצר ולכן אפשר למדוד בו את רמת החמצן 17 ולקבל מידע על רמת האידוי באגם ועל שינויים במשטר הגשמים לאורך מאות עד אלפי שנים”, מסבירה פרופ’ אפק.
במחקרם הנוכחי, שזכה במענק מהקרן הלאומית למדע, מנסים פרופ’ אפק וצוותה לשחזר את רמת האידוי בים המלח (שבין השאר מובילה לירידת המפלס שלו) ולהבין כיצד השתנתה לאורך 70,000 השנים האחרונות, ואת המשמעות לגבי האקלים באזור. “מטרת המחקר היא לבחון את האידוי בים המלח הנוכחי והקדום כדי להבין באמצעותו את אקלים העבר באזורנו. הבנת האידוי תאפשר לכמת את מאזן המים באגם כדי לראות אם שינויים שחלו במפלסו נובעים מירידה או עלייה ברמת האידוי או בכמויות הגשם”, אומרת פרופ’ אפק.
כדי לבחון זאת, החוקרים מודדים את רמת חמצן 17 בדגימות של מי ים המלח ושל הסידן הפחמתי שנוצר בו במכשיר ספקטרומטר מסות. לדברי פרופ’ אפק, “ככל שיש יותר אידוי, המים שנשארים באגם מכילים יותר חמצן 17 ו-18 (האיזוטופים הכבדים) והמים שמתאדים מכילים יותר חמצן 16 (האיזוטופ הקל). אנו מודדים את ריכוזיהם של 17 ו-18, והיחס ביניהם תלוי בתנאי הלחות בזמן האידוי. יחס נמוך מעיד על אידוי מוגבר. כך אנחנו יכולים להבין כמה אידוי התרחש לאורך השנים בים המלח הקדום והמודרני ובאיזו לחות”.
גילינו שהיו תקופות שבהן רמת הלחות הייתה נמוכה והאידוי גבר ותקופות שבהן קרה ההפך. אך המחקר עדיין בתחילתו ולכן מוקדם להסיק מכך מסקנות מרחיקות לכת.
עד כה התקבלו נתונים ראשוניים על ים המלח הקדום: נמצאו הבדלים גדולים לאורך השנים ברמת הלחות והאידוי. “גילינו שהיו תקופות שבהן רמת הלחות הייתה נמוכה והאידוי גבר ותקופות שבהן קרה ההפך. אך המחקר עדיין בתחילתו ולכן מוקדם להסיק מכך מסקנות מרחיקות לכת. בסופו של דבר הכוונה היא לשחזר את מאזן המים באזורנו ולהבין כיצד השתנה לאורך זמן והשפיע על אקלים העבר”, מסכמת פרופ’ אפק.
החיים עצמם:
פרופ’ חגית אפק, 52, אמא לבן 10. לפני שמונה שנים חזרה לארץ מארה”ב (שם עבדה כפרופסור במחלקה לגאולוגיה וגאופיזיקה באוניברסיטת ייל) ומאז מתגוררת בירושלים. בזמנה הפנוי עוסקת בגינון.
עוד בנושא באתר הידען:
