סודות מי התהום העתיקים

מאות מטרים מתחת לפני הקרקע בנגב ובסיני, מהאזורים הצחיחים ביותר בעולם, שוכן אקוויפר - מאגר מי תהום -  נרחב, זכר לעידן קדום שבו אזורנו היה לח ופורה הרבה יותר. מתי ירדו בנגב כל אותם גשמים? מחקר חדש של מדענים מישראל וממדינות נוספות ניסה לענות על שאלה זו, ותוצאותיו שופכות אור על התהליכים האקלימיים שהתרחשו באזורנו במאות אלפי השנים האחרונות.

אקוויפר מתפתח באזורים לחים, שחלק ממי הגשמים היורדים בהם מחלחלים לעומק האדמה ונאגר בשכבות קרקע או סלע נקבוביות. גם באזורים מדבריים עשויים להימצא אקוויפרים כאלה, שהתפתחו בתקופות קדומות כשהאקלים היה שונה, לעיתים לפני עשרות ואף מאות אלפי שנים, וכיום הם כבר אינם מתמלאים מחדש. אקוויפר כזה מכונה אקוויפר "מאובן", ותיארוך הזמן שבו הוא התמלא עשוי ללמד באופן ישיר על תקופה בה האזור המדברי כיום היה גשום יותר, ובעקבות זאת גם על שינויי אקלים ארוכי טווח. 

האקוויפר המאובן בנגב ובסיני, הנקרא אקוויפר חבורת כורנוב (Kurnub) על שם השכבה הגיאולוגית שבתוכה הוא שוכן, מכיל כמה מאות קילומטרים מעוקבים של מים, והוא מקור המים העיקרי לישובי הערבה ופיתחת ניצנה. עד היום, ניסיונות לתיארוך תקופת היווצרותו של המאגר הצביעו על גיל של 30,000 אלף שנים לפני זמננו, אולם לאחרונה התברר כי השיטה ששימשה עד כה לתיארוך של מי תהום, העושה שימוש באיזוטופ הרדיואקטיבי פחמן-14, אינה מדויקת לצורך תיארוכים מהסוג הזה.

החוקרים ביקשו למדוד מחדש את גיל המאגר. לצורך כך, הם השתמשו בשיטת מדידה חדשה המסוגלת למדוד ריכוזים מזעריים ביותר של איזוטופים, ברמת דיוק שלא הייתה אפשרית לפני כן. במקום לעבוד עם פחמן-14, הם בחרו למדוד איזוטופ רדיואקטיבי אחר, של הגז האציל קריפטון (קריפטון-81). בניגוד לפחמן, היסוד קריפטון נדיר בקרום כדור הארץ ואינו יכול לחדור אל מי התהום מתוך הסלעים הצמודים אליהם, ובכך לזהם את המדידה. בראש צוות המחקר עמד פרופ' יוסף יחיאלי מאוניברסיטת בן גוריון ומהמכון הגיאולוגי, ואת העבודה הוביל תלמיד המחקר רועי רם. כמו כן השתתפו במחקר פרופ' אילון אדר, אביהו בורג מהמכון הגיאולוגי, אורי דיין מהאוניברסיטת העברית בירושלים וחוקרים מארצות הברית ומשווייץ. 

האקוויפר הגדול הוא מקור מים חשוב לחקלאות המדברית. גידולים חקלאיים בערבה | צילום: Shutterstock

שתי תקופות גשם

מדידת ריכוזו האיזוטופ של הקריפטון במי התהום, ושילוב התוצאות עם מדידת הרכב האיזוטופים של חמצן ומימן במים, גילו לחוקרים כי מקור המים באקוויפר הקדום בנגב הוא למעשה משתי תקופות לחות שונות. אחת שהתרחשה לפני כ-360,000 שנים והשנייה צעירה יותר, מלפני כ-20-30 אלף שנים. 

בהמשך, באמצעות בחינה של הרכב המים עצמם, החוקרים קבעו אפילו את מקור ענני הגשם של הגשמים שמילאו את האקוויפר בדרום הארץ. מהנתונים עולה, שבמהלך התקופה הלחה הקדומה מבין השתיים, את הנגב וסיני השקו ענני גשם שהתפתחו מעל לאוקיינוס האטלנטי הטרופי, בניגוד לענני הגשם המעטים שמגיעים לאזור היום ושנוצרים מעל לים התיכון. מקור העננים בתקופה הגשומה הצעירה יותר הוא ככל הנראה מהים התיכון, כאשר משטר הרוחות שהיה קיים אז, בשיאה של תקופת הקרח האחרונה, הסיע עננים דרומה יותר מאשר כיום.

באופן מעניין, המועדים של שתי התקופות הלחות שאותרו במסגרת המחקר התרחשו בזמנים שבהם מסלולו של כדור הארץ סביב השמש היה מעגלי יותר (low orbital eccentricity), בהשוואה לתקופות אחרות שבהן הוא נעשה מעט יותר אליפטי. שינויים אלה מתרחשים כתוצאה משינויים בכוחות המשיכה שמפעילים כוכבי הלכת האחרים במערכת השמש על כדור הארץ, והם כבר קושרו בעבר להופעתן של תקופות הקרח המחזוריות.

באמצעות בחינה של מקרה אקלימי קטן ומייצג, מצליח המחקר לשפוך אור נוסף על הקשר הרחב שבין שינויים מזעריים במסלול כדור הארץ לשינויים גדולים באקלים. טכניקת תיארוך מי התהום החדשה שנוסתה במסגרת מחקר זה תוכל לשמש במחקרים דומים בעתיד, ובכך להרחיב את הידע שלנו על שינויים אקלימיים קדומים.