סיור מודרך בעולם התחתון

"האטלס של העולם התחתון" הוא שמו של פרויקט שנמשך כבר במשך 15 שנים באוניברסיטת אוטרכט שבהולנד. מה שבשמיעה ראשונה נדמה ראוי יותר לסיפור מיתולוגי או קרימינולוגי מאשר למחקר מדעי, הוא למעשה שם טכני ומדויק להפליא המתאר את מהות העבודה שנעשתה: מפה של כל הלוחות הטקטוניים הטמונים בלב כדור הארץ, שריצפו בעבר את קרקעית האוקיינוסים הקדומים.

מתברר שיש לא מעט לוחות "מתים" כאלה במעמקי המעטפת – השכבה העבה במבנה הפנימי של כדור הארץ, ששוכנת בין הקרום לגלעין). לפי הספירה העדכנית ביותר הם מונים 94, וכולם מופיעים באטלס המקוון שעלה לרשת בחודש שעבר. הלוחות האלה מסוגלים להישאר שלמים בתוך המעטפת במשך מאות מיליוני שנים ולהגיע לעומקים של כמעט 3,000 קילומטר מתחת לפני הקרקע לפני שיותכו וייעלמו.

לוחות אוקייניים חדשים נוצרים ללא הרף לאורך רכסים במרכז האוקיינוסים – ועולים מתוך בקעים עצומים באורך של אלפי קילומטרים בלב הים. המקור שלהם הוא החום הרב שנפלט מגרעין כדור הארץ, ומחמם את המעטפת – שאמנם עשויה סלע מוצק אך מתנהגת כנוזל בטווחי זמן ארוכים. החום שמגיע למעטפת יוצר בה דפוס זרימה מעגלי שבו חלקה התחתון מטפס למעלה, מתקרר ונדחף בחזרה אל המעמקים על ידי מעטפת חמה חדשה שתופסת את מקומו, בדיוק כמו בסיר מים רותחים.

כשהמעטפת עולה, הלחץ שמופעל עליה פוחת, עד שסמוך לפני השטח, באזורים שבהם עוד לא הספיקה להתקרר, חלק ממנה מותך למגמה שפורצת את פני השטח ויוצרת את הבקעים. בהמשך המגמה קופאת לסלע בזלת, שנדחף שוב ושוב הצידה על ידי מגמה צעירה יותר. כך מתפתחים שני לוחות אוקייניים צעירים, אחד מכל צד של הבקע, והדחיפה הזו היא הכוח שמניע את תנועת הלוחות הטקטוניים על גבי הקרום.

לוח כזה ימשיך לגדול עד שיפגוש בלוח דומה שמתפתח מהכיוון הנגדי. בדרך כלל הלוח הוותיק יותר, שהספיק להתקרר יותר ולכן הפך צפוף יותר, ייבלע מתחת לשני וישקע אל מצולות כדור הארץ, ואילו הלוח השני ימשיך לגדול ויתפוס את מקומו של הראשון.

את הלוחות הקבורים האלה מאתרים בשיטה שנקראת טומוגרפיה סיסמית, ושמתבססת על פענוח לאחור של גלי ההלם שנוצרים בעקבות רעידות אדמה או פיצוצים עזים. הגלים האלה משנים את מהירותם וכיוונם בהתאם לצפיפות החומר שדרכו הם עוברים, וכשמצליבים את הנתונים שהתקבלו במקביל מכמה תחנות מדידה שונות (כ-150 תחנות כאלה פזורות כיום בעולם) אפשר לשחזר את מסלולם ואת צפיפות החומר שדרכו עברו בכל שלב.

התוצאה היא מודל תלת-ממדי של פנים כדור הארץ, שמציג הבדלים בצפיפות החומר. הלוחות הקבורים צפופים יותר מהמעטפת, ויוצרים במדידות "אנומליות סיסמיות" שמעידות על מקומם. במשך השנים אותרו רבים מהלוחות הללו, ואנשי הפרויקט פענחו והוסיפו עוד רבים במסגרת מחקרם.

מעומק האדמה לאטמוספרה

החידוש הגדול באטלס המקיף הזה, שכולל נתונים רבים על כל אחד מהלוחות שבו, הוא עצם קיומו. הוא מאפשר כעת לבחון תהליכים רחבים בתולדות כדור הארץ שלנו, דבר שהיה קשה מאוד לעשות כל עוד המידע היה מפוזר במאמרים נפרדים ומבודדים.

אחד מהנושאים שהאטלס תורם לו הוא כמובן הבנה טובה יותר של המעטפת. הוא חושף אילו לחצים, תנועות וטווחי זמן מעורבים בתהליכים שמתרחשים בה, וכיצד מתנהגים הלוחות העתיקים מרגע ששקעו לתוכה ועד שהגיעו אל גבולה התחתון: הגלעין. בנוסף, האטלס מסייע גם למגוון מחקרים אחרים שנעשים בימים אלה, כמו חישוב כמות הפחמן הדו-חמצני שנפלט מפעילות געשית ברחבי העולם, או הערכת השינויים בגובה פני הים במהלך מיליוני השנים.

הדיון בלוחות עתיקים מהסוג הזה עשוי אולי להישמע אזוטרי מעט, אך יש להבין שטקטוניקת הלוחות היא אחד התהליכים המשמעותיים ביותר בכדור הארץ, שמעצב אינספור היבטים בחיינו. הפעילות הגעשית שמתרחשת לאורך הרכסים במרכז האוקיינוסים שבהם נוצרים הלוחות, יחד עם הרי הגעש שנוצרים מעל לאזורים שבהם הלוחות שוקעים בבטן האדמה, הם המקור הראשוני לפחמן דו-חמצני באטמוספרה שעל בסיסו התפתחו החיים. כשהם שוקעים, לעומת זאת, הם לוקחים איתם כמויות אדירות של פחמן דו-חמצני בחזרה למעמקי כדור הארץ.

התהליך המעגלי הזה, שמתרחש לאט ובסבלנות מתחת לרגלינו כמעט בלי שנשים אליו לב, מייצב את הרכב האטמוספרה שלנו ואת הטמפרטורה בה. פענוח ההיסטוריה שלו עשוי לשפר את הבנת התהליכים והשינויים שכוכב הלכת שלנו חווה, ובעתיד אולי אף ללמד אותנו לאיזה כיוון הוא צועד.