ב-14 ביוני 1726, השבוע לפני 300 שנה, נולד באדינבורו בירת סקוטלנד ג'יימס האטון (Hutton), רופא, חקלאי, ואיש אשכולות סקרן שחשף את הפעילות האיטית והעיקשת שמעצבת את פני כדור הארץ. בלי ניסויים מתוחכמים או ציוד משוכלל, אלא מתוך תצפיות יומיומיות, עין חדה וחשיבה רעננה, הוא גיבש רעיונות פורצי דרך שהניחו את היסודות לגאולוגיה המודרנית והצליחו לתת מענה לשאלות יסודיות על אודות כדור הארץ. אף ששמו לא מוכר כמו שמותיהם של צ’ארלס דרווין או מארי קירי, תובנותיו הניחו את היסודות לתיאוריות מרכזיות בחשיבה המדעית.
בתקופתו של האטון הידע על התהליכים המתחוללים על פני הפלנטה שלנו ובמעמקיה היה דל ומעורפל, ואיש לא ידע איך בכלל לגשת אליהם. אפילו אייזק ניוטון, מגדולי המדענים בהיסטוריה, נדרש לכתבי הקודש בשאלת חקר כדור הארץ והערכת גילו. כיצד נוצרו הסלעים? מה מעצב את הנוף? מתי התרחשו כל התהליכים האלו? כל אלה היו שאלות שלמדע של אותם ימים לא היו תשובות עליהן.
עוד כתבות באתר מכון דוידסון לחינוך מדעי:
לדבורה יש בעיה – והיא פותרת אותה
סוד הצבעוניוּת של חשופיוֹת הים
המפעל נסגר – אפשר לנשום לרווחה?
האטון היה בן למשפחה אמידה. אביו היה סוחר מצליח שכיהן גם כגזבר העירוני, אך הלך לעולמו כשג’יימס היה צעיר בימים. אמו, שרה לבית בלפור, שלחה אותו ל”בית הספר המלכותי” באדינבורו, אחד מבתי הספר המכובדים והעתיקים במדינה, והוא המשיך את לימודיו באוניברסיטת אדינבורו. אף שלא נישא מעולם, בצעירותו נולד לו בן, ובהמשך חייו הוא התגורר שנים ארוכות עם שלוש אחיותיו הרווקות באדינבורו; חווה חקלאית שירש והכנסות מפיתוח דשן בשנות העשרים לחייו העניקו לו אורך נשימה כלכלי ואפשרו לו להקדיש את זמנו למחקר ולעיסוק בשאלות מדעיות רחבות.
באוניברסיטה פנה האטון ללימודי רפואה, אבל כאשר סיים אותם, בחר להתמקד בחקלאות ובחקר כדור הארץ. ייתכן שרעיונות מעולם הרפואה, ובעיקר התפיסה של הגוף החי כמערכת מחזורית בעלת יכולת ריפוי והתחדשות, השפיעו על האופן שבו התבונן בכוכב הלכת.
4 צפייה בגלריה
גיבש רעיונות פורצי דרך שהניחו את היסודות לגאולוגיה המודרנית והצליחו לתת מענה לשאלות יסודיות על אודות כדור הארץ. ג'יימס האטון
(איור: ויקימדיה, National Galleries Scotland)
להיסחף אל הים
התובנות של האטון נבעו מצפייה בעולם שמסביבו. הוא הבחין, למשל, כיצד כל חורף הגשמים הכבדים בסקוטלנד גורמים לשיטפונות, תוך שהם סוחפים איתם אדמה טובה וסלעים אל הים. התופעה הזו מאתגרת את ההנחה שהעולם נברא באירוע חד-פעמי ולא השתנה מאז, שכן אם בכל חורף מאז הבריאה הגשמים שוחקים את הקרקע וסוחפים אותה אל הים, במוקדם או במאוחר היבשה תיעלם לחלוטין. מתוך ההתבוננות הזו הוא שיער שחייב להתקיים מנגנון טבעי שמייצר סלעים חדשים, ולא רק שוחק אותם. לא הרס בלבד, אלא גם בנייה. לא תהליך סופי אלא מחזור מתמשך – תובנה שתהפוך לאבן יסוד בגאולוגיה המודרנית.
אם כן, מי הוא אותו "יצרן סלעים"? האטון הבין שכדי לענות על השאלה הזו עליו לבחון את הסלעים עצמם. הוא הבחין בין שני סוגי סלעים עיקריים: סלעים שכבתיים, שבנויים משכבות אופקיות של חומר ששקע ונדחס לאורך זמן, וסלעים גבישיים חסרי שכבות.
4 צפייה בגלריה
האטון הבין שסלעי השכבות הללו נבנים מחומר ששוקע ונדחס בתוך גוף מים, ושהתהליך הזה נמשך כל הזמן. תמונה ואיור של שכבות סלעים, לצד איור של האטון מתבונן בסלע
(איור: ויקימדיה, Holly Cheng, Dave souza)
האטון שמע כי החוקר האיטלקי ניקולס סטנו (Steno), שחקר מאובנים ושכבות סלע בטוסקנה במאה ה-17, הבחין בדמיון בין שיני כריש לבין החומר שמרכיב את המאובנים, והיה בין הראשונים שטענו כי מאובנים הם שרידים של יצורים חיים ששקעו בתוך שכבות הסלע. האטון אימץ את הבחנתו של סטנו, אך לקח אותה צעד קדימה: הוא הבין שסלעי השכבות הללו נבנים מחומר ששוקע ונדחס בתוך גוף מים, כמו ים או אוקיינוס, ושהתהליך הזה נמשך כל הזמן. גם האדמה שנגרפה בשיטפונות בסקוטלנד עתידה להידחס בקרקעית הים לסלע חדש. לכן הסלעים האלה לעיתים משמרים בתוכם מאובנים של יצורים כמו דגים או צדפות.
לעומת הסלעים שמורכבים משכבות, סלעים גבישיים נוצרים במנגנון שונה לחלוטין – מנגנון שהטריד את האטון זמן רב. הוא יצא לשטח שוב ושוב עם עמיתיו כדי לנסות לפענח את מקור הסלעים הללו. באותה תקופה חוקרים אחרים הציעו את האפשרות שגם סלעים אלה נוצרו במים, מתוך מינרלים ששקעו לקרקעית. אך תצפיותיו של האטון סיפרו סיפור אחר. הוא הבחין שסלעים גבישיים, אף שהם קשים, חודרים לתוך סלעי שכבה וסלעים מסוגים אחרים ויוצרים צורות שדומות לעורקים בגוף האדם. מכך הסיק כי החומר שהתאבן היה חייב להיות מותך, שכן רק כך היה יכול לחדור לסדקים. הידיעה שחומר מותך נפלט מהרי געש הובילה אותו לשער כי הסלעים הגבישיים נוצרים מחומר מותך במעבה האדמה.
בין נפטון לפלוטו
תובנותיו של האטון הולידו זרם רעיוני חדש, "פלוטוניזם" – מונח שמקורו בשמו של פלוטו, אל השאול במיתולוגיה הרומית. בניגוד ל"נפטוניזם", שמקורו בשמו של נפטון, אל הים באותה מסורת, ולפיו כל הסלעים נוצרים במים, הפלוטוניסטים טענו כי הסלעים נוצרים ממעמקי האדמה, שם קיים חומר מותך, מגמה. עד היום מכונים סלעים גבישיים שנוצרו ממגמה בשם סלעים פלוטוניים.
מכאן נולדה אצל האטון ההבנה שהמערכת הגאולוגית כוללת לא רק שחיקה ובנייה מחדש, אלא גם מחזור מתוחכם שבו חומר נשחק, שוקע, נלכד בעומק, עובר התמרה ואף מותך, ושוב נפלט אל פני השטח, בתהליך איטי אך בלתי פוסק. בזכות אותם עורקים שזיהה בתוך סלעי השכבה הוא קבע כי במעמקי כדור הארץ נמצא חומר לוהט וזורם, מגמה. התקררות מהירה של מגמה על פני השטח, כמו התפרצות של הר געש, יוצרת בזלת, בעוד התקררות איטית של החומר במעמקי האדמה יוצרת סלעים בעלי גבישים גדולים, כמו סלעי גרניט.
4 צפייה בגלריה
בזכות אותם עורקים שזיהה בתוך סלעי השכבה קבע האטון כי במעמקי כדור הארץ נמצא חומר לוהט וזורם, מגמה. איור שמראה את עורקי הסלעים הגבישיים
(איור: ג'יימס האטון, נחלת הכלל)
הידע שצבר האטון על מחזור הסלעים ועל האופן האיטי שבו הם נוצרים הביא אותו למסקנה מהפכנית שהתבססה בעיקר על מחשבה טהורה: כדור הארץ אינו בן אלפי שנים, כפי שהאמינו בתקופתו על סמך כתבי הקודש, אלא עתיק מכפי שאנו יכולים לתפוס. בדומה לגלילאו או קופרניקוס בזמנם, טענה זו הובילה אותו לעימותים עם אנשי הדת, שהאמינו בתיאור הבריאה המקראי, וכך גם עם מדענים בני תקופתו שדבקו בהסברים מסורתיים. ייתכן שההתנגדות שלהם נבעה מהקושי לתפוס את שבריריות חיי האדם ביחס לזמן החיים של כדור הארץ.
שנים אחר כך ינהל דרווין, אבי תורת האבולוציה, שהושפע מאוד מעבודתו של האטון, ויכוח סוער מול לורד קלווין סביב גילו של כדור הארץ. הוא קבע שהתפתחות המינים החיים ארכה מיליוני שנים, תוך התבססות על התצפיות הגאולוגיות של האטון. מארי ופייר קירי יספקו אף הם תמיכה לרעיונותיו של האטון באשר לגיל כוכבי הלכת באמצעות חישובי האנרגיה האצורה ביסודות הרדיואקטייביים.
מורשתו של האטון היא ההבנה שפני השטח של כדור הארץ אינם נוף קבוע ונצחי, אלא עדות חיה לעברו של כוכב הלכת שלנו ולמה שמתרחש במעמקיו. הסלעים והנוף שאנחנו חוזים בהם כיום אינם אלא מצב זמני שמשקף שנים רבות של שינויים איטיים ומתמשכים, שמעידים רבות על ההיסטוריה הגאולוגית של כדור הארץ. מעבר לתחום הגאולוגיה, מורשתו הניחה את היסוד לתפיסה כי העולם שאנחנו חיים בו אינו סטטי אלא משתנה תדיר, משום שכל תהליכי הטבע – הפיזיקליים, הכימיים והביולוגיים – הם דינמיים ומתמשכים.
