כשהקרקע נעלמת מתחת לרגליים

ילד בן 12 מהצפון הרחוק ברוסיה שמת בחודש אוגוסט האחרון כנראה לא היה תופס כותרות בעיתונים ברחבי העולם, אלמלא הסיבה הייחודית שבגללה זה קרה: הילד, בן לשבט רועים בעיירה סלקהארד שבחוג הארקטי, מת מהשפעות האנתרקס, שלא נראה באזור מאז 1941.

עוד כתבות בזווית - סוכנות ידיעות למדע ולסביבה:

טראמפ נגד הניבתנים

כרתתם יער? היזהרו מאבולה

אוכל הולך ונעלם

הילד לא היה היחיד שנפגע מהאנתרקס. קודם לכן מתו 2,300 איילים צפוניים בסביבת העיירה, ו-72 רועים אחרים אושפזו לאחר שנפגעו מהאנתרקס. לפי דיווחים בתקשורת המקומית, סבתו של הילד מתה אף היא מאנתרקס במחנה רועים שבוע לפני כן.

מומחים מאמינים שההתפרצות החריגה של האנתרקס קשורה באופן הדוק להשפעות שינוי האקלים. ההתחממות באזור גרמה ככל הנראה להפשרת קרקעות, שהעירה מרבצם רדומים ששכנו קפואים באדמה מאות ואלפי שנים. כעת, הם מוצאים את דרכם למי הנחלים והאגמים, ומשם קצרה הדרך לקיבותיהם של בני האדם ובעלי החיים.

את השערת המומחים מאששת כעת קבוצת מדענים ישראלים, שחקרה בשנים האחרונות את הפשרת הקרקעות באזור הארקטי והציגה לאחרונה ראיות ראשונות לכך שמי הקרקעות המפשירים מוצאים את דרכם לנהרות ולמי המעיינות.

הכבישים מתחילים לזוז

החוג הארקטי - האזור בסביבות הקוטב הצפוני שבו השמש אינה שוקעת בקיץ ואינה זורחת בחורף - מזוהה בעיקר בשל הקרח והשלג שצובעים חלקים גדולים ממנו בלבן. אך פרט לקרח ולשלג, גם הקרקעות באזור זה (המהוות למעלה מחמישית מקרקעות העולם) קפואות מזה אלפים ולעתים אף מאות אלפי שנים, ומסיבה זו הן זכו לשם פרמפרוסט (Permafrost) או קִפְאַת-עַד בעברית.

החוקרים בודקים את הקרקע(צילום: דותן רותם)

בשנים האחרונות מתחוללים בקרקעות הללו שינויים מרחיקי לכת. "כבישים, שדות תעופה ומסילות ברזל שהיו יציבים במשך שנים ארוכות מתחילים לזוז, ככל הנראה בגלל שקרקעות הפרמפרוסט עליהן הם בנויים מאבדות מים ושוקעות", מסביר דותן רותם, אקולוג בחטיבת המדע של רשות הטבע והגנים ודוקטורנט במחלקה לגאוגרפיה וסביבה באוניברסיטת בר אילן, השותף למחקר.

מעבר להשפעה מקומית על מבנים ותשתיות וחשיפת וירוסים רדומים, להפשרה עשויות להיות השלכות גם בקנה מידה עולמי. קרקעות הפרמפרוסט כולאות בתוכן פחמן בריכוז גבוה בהרבה מזה שיש באטמוספירה, שמקורו בשרידי צמחייה, זכר לערבות העשב שהיו באזורים אלו לפני שקפאו. כאשר אדמות אלה מפשירות, מתחילה פעילות ביולוגית, שבסופה משתחרר לאוויר פחמן דו-חמצני רב, כמו גם גזי חממה אחרים, שבתורם מוסיפים להגברת אפקט החממה וההתחממות הגלובלית.

עד לאחרונה כל העדויות על הפשרת הקרקעות היו עקיפות, עד שנכנס לתמונה צוות חוקרים מישראל. פרופ׳ ישי וינשטיין מהמחלקה לגאוגרפיה וסביבה באוניברסיטת בר אילן, יחד עם רותם, החליטו לחפש עדות ישירה להפשרת הפרמפרוסט במקום לא צפוי: בנחלים ובמעיינות. רותם מסביר: "מעל שכבת הפרמפרוסט יש שכבת קרקע פעילה שמפשירה מדי שנה בעונת הקיץ וקופאת שוב בסתיו, ולכן טבעי לחשוב שהיא זו שתספק את המים לנחלים. אך אנחנו החלטנו לבדוק אם יש מאפיין שמבחין בין הפרמפרוסט לבין שכבת הקרקע הפעילה. אם נמצא את המאפיין של הפרמפרוסט במי מעיינות ופלגים בסביבה, אז ניתן לומר שהפרמפרוסט היא מקור המים, כלומר, שהקרקע הזו אכן מפשירה".

גם בעלי החיים נפגעו(צילום: דותן רותם)

התשובה קבורה בקרקע הקפואה

הדבר דומה למחקר הידרולוגי שבו מחפשים אחר מאפיינים כימיים ופיזיקליים של המים על מנת להתחקות אחר מסלולם. "לדוגמה, אם למים בראש החרמון יש מאפיין מיוחד שאותו מוצאים גם בנחלים למרגלותיו, אז נוכל לומר שהמים מגיעים ממנו, אך ייתכן שנמצא בנחל מאפיין דווקא של המים במסעדה שברמת הגולן, ואז נגיע למסקנה שמסלול המים שונה", מסביר פרופ' וינשטיין. "באופן דומה, על ידי בחינת הרכב מי התהום אפשר אפילו לקבוע אם מקור הגשם שירד בעבר הרחוק באפריקה הוא במים שהתאדו מהאוקיינוס האטלנטי או ההודי".

פרופ' וינשטיין הוא ראש המעבדה לאיזוטופים רדיואקטיביים בבר אילן. איזוטופים רדיואקטיביים הינם מופעים של יסודות כימיים שונים, שמה שמאפיין את האטומים שלהם הוא חוסר יציבות ונטייתם להתפרק ולהפוך לאטומים של יסודות אחרים תוך שחרור קרינה. באמצעות מעקב אחר איזוטופים רדיואקטיביים, ניתן להתחקות אחר מקורם וקצבי התנועה של חומרים שונים במערכת הטבעית. ״לדוגמה, אנחנו משתמשים באיזוטופים רדיואקטיביים כדי להתחקות אחר שפיעת מי תהום לים״, מסביר וינשטיין. "יום בהיר אחד, עלה בדעתנו לחקור באותן שיטות את הפרמפרוסט".

החומר שנבחר למשימה הוא רדיום - יסוד מתכתי רדיואקטיבי נפוץ בקרקעות כדור הארץ, שנמצא גם בפרמפרוסט. לרדיום יש כמה איזוטופים, היציב ביותר בהם מתפרק בתוך אלפי שנים. בעבר, כאשר קרקע הפרמפרוסט קפאה, הרדיום שהיה בקרקע נלכד בתוך הקרח, וכך האיזוטופ ארוך החיים שלו הלך והצטבר שם באין מפריע. לעומת זאת, במי השכבה האקטיבית של הקרקע, זו שמפשירה וקופאת מדי שנה, יש שטיפה של המים מדי כמה חודשים, מה שלא מאפשר לאיזוטופ ארוך החיים להצטבר בה, ולכן נמצאים בה ריכוזים נמוכים יותר שלו.

כעת, לאחר שהצליחו למצוא את המאפיין האיזטופי שמבדיל בין שתי שכבות הקרקע, קיוו החוקרים למצוא את המאפיין של הפרמפרוסט במי הפלגים המקומיים, מה שיאפשר לקבוע כי מקור המים הוא בפרמפרוסט. אך במחקר כמו במחקר, הדרך לשם לא הייתה קלה כל כך.

קרקע קשה כמו בטון

בשנת 2014 הגיע פרופ' וינשטיין לראשונה עם צוות מחקר לסְבָאלְבָּרְד, ארכיפלג בים הארקטי שנמצא בין נורבגיה לקוטב הצפוני, כדי לבדוק את השערת המחקר שלו. הוא מספר על המפגש הראשון שלו עם הפרמפרוסט: "אנחנו ישראלים ולא מכירים קרקעות קפואות. עד אותו רגע היה לנו רק רעיון, וכל הידע שלנו על הפרמפרוסט היה מהספרות. התחלנו לקדוח בקרקע, ובעומק 60 ס״מ בערך הגענו לחומר קשה מאוד, שהגיב כמו בטון. הייתי מאד מופתע, אז עמית מקומי אמר לי: 'הגענו לתקרת הפרמפרוסט'".

בדיקות קרקע בקיץ(צילום: דותן רותם)

מאז הביקור הראשון בסבאלברד, החוקרים חזרו לאי מספר פעמים, לכמה שבועות בכל פעם, ושיטות המחקר שלהם הלכו והשתכללו מביקור לביקור. פרופ' וינשטיין נזכר: "בתחילת הדרך היינו תמימים והשתמשנו בשיטות שדרשו המתנה של קרוב ליממה מרגע הקידוח בקרקע, ואחרי הפשרת הקרקע קיבלנו בוץ. זו הייתה כמובן שטות גדולה. מאז השתכללנו, אנחנו עושים שימוש במיקרוגל וצנטריפוגה ותוך מספר דקות מצליחים להפריד את המים מהקרקע. את המים אנחנו מעבירים דרך סיב מצופה מנגן, שסופח את הרדיום, ועליו אנו מבצעים את המדידות".

עבודת השטח נשאה פרי, והחתימה האיזוטופית של הפרמפרוסט הופיעה גם בזרמי מים בסבאלברד, כפי ששיערו החוקרים. אך הם לא הסתפקו בקביעה כי מי הנחלים הגיעו מהקרקע הקפואה, וכעת הם מנסים לקבוע גם את גיל הקפיאה שלה. פרופ' וינשטיין מסביר: "חומרים רדיואקטיביים מאפשרים לנו לא רק לקבוע את המקור, אלא גם לבצע תיארוך, כי הם מתפרקים בקצב ידוע מראש״. כעת רותם עובד על הגדרת גיל הקפיאה של הקרקעות בשיתוף ד"ר יהודית הרלבן וד"ר יוסף יחיאלי מהמכון הגאולוגי, ויש להם כבר תוצאות ראשוניות. ״מצאנו כי הקרקעות קפואות בין אלף ל-3,000 שנה", מסביר רותם. "היות שידוע ממחקרים אחרים בגאולוגיה כי הן נוצרו לפני אלפי שנים בודדות, אז לא ייתכן שהן קפואות הרבה יותר מכך".

המחקר, שהוצג בוועידה השנתית למדע וסביבה, עתיד להתפרסם בקרוב ב-Permafrost and periglacial processes, המגזין המדעי היוקרתי ביותר בתחום מחקר הפרמפרוסט, והוא נתמך על ידי הקרן הלאומית למדע של ישראל ונעשה בשיתוף אוניברסיטת UNIS בסבאלברד. ״אוניברסיטת UNIS סייעה לנו ברכבי שלג, מקדחות, בגדים מיוחדים לשטח ועוד", אומר וינשטיין. "אלמלא הם לא היינו מצליחים לבצע את המחקר״.

מחקרם של פרופ' וינשטיין ורותם מסייע בהבנת המגמות העולמיות של השפעות שינוי האקלים. על כך וינשטיין מוסיף: ״ישראל מממנת מחקרים ליד הקוטב הצפוני. בעיניי זה מעיד על כך שאנחנו עדיין נורמליים ומסוגלים להרים עיניים מעל לצרות המקומיות שלנו".

הכתבה הוכנה על ידי זווית - סוכנות ידיעות למדע ולסביבה