מגן כפול של קרח-ים ואדמה קפואה בולם התחממות מהירה עוד יותר של כדור הארץ, אבל המגן הזה נעלם בהדרגה

קִפְאַת-עַד (permafrost) – כך נקראת קרקע הנמצאת מתחת לטמפרטורת הקיפאון במשך יותר משנתיים ברציפות. אזורים נרחבים ביותר בסיביר ובצפון אמריקה, ששטחם הכולל הוא כ-25 אחוז מסך השטח היבשתי בעולם, שרויים כיום במצב של קפאת-עד, וקיפאונם הוא גורם מרכזי באקולוגיה של אזורים אלה, בעיצוב פני השטח וביציבות האקלימית של חצי הכדור הצפוני.

האקלים בקווי הרוחב הסמוכים לקטבים משתנה במהירות יחסית לאקלים שאר העולם, והוא מסכן את יציבותן של כמה מהסביבות הרגישות ביותר על כדור הארץ, ובהן קרקעות קפאת-העד. קבוצת חוקרים מבריטניה, מרוסיה ומישראל, בראשות ד"ר אנטון ווקס, ובהשתתפות אלכס בורשבסקי וד"ר מרסלו רוזנפט מהמכון הגיאולוגי הישראלי, בחנה את הנושא , במחקר שהתפרסם בכתב העת Nature. החוקרים בדקו כיצד קפאת-העד שמעל מערת לדיאנייה לנסקאיה (Ledyanaya Lenskaya), מערת נטיפים קדומה במרכז סיביר, היושבת על גבולה הדרומי של קפאת-עד רציפה, הושפעה משינויי האקלים במיליון וחצי השנים האחרונות. תוצאות המחקר מדגימות את הרגישות הגבוהה לשינויים של האקלים באזור הקטבים, ומגבירות את החשש מפני שינויים מרחיקי לכת הצפויים להתרחש עם המשך ההתחממות של כדור הארץ.

מיליון וחצי שנות מידע. חוקרים במערת לדיאנייה לנסקאיה בסיביר | מקור: אוניברסיטת אוקספורד
מיליון וחצי שנות מידע. חוקרים במערת לדיאנייה לנסקאיה בסיביר | מקור: אוניברסיטת אוקספורד

הארכיון במערה

נטיפים הם מבנים משכבות אבן גיר שהצטברו זו על זו במשך אלפי ומיליוני שנים. נטיפים נוצרים כאשר מי גשמים או הפשרת שלגים מחלחלים מפני השטח אל תוך חלל מערות. כאשר טמפרטורת הקרקע והסלע מעל למערה מסוימת נמוכה מ-0 מעלות צלזיוס במשך תקופות ארוכות, כמו במצב של קפאת-עד, החלחול פוסק – וכך גם הצמיחה של הנטיף.

נטיפים באזורי קפאת-עד מתפקדים למעשה כארכיונים גיאולוגיים, ומתעדים בשכבותיהם הדקות את התקופות שבהן הקרקע מעל למערה הייתה קפואה ברציפות. בעזרת שיטות תארוך סלעים המבוססות על קצב הדעיכה של איזוטופים רדיואקטיביים, הצליחו החוקרים למפות את התקופות שבהן התרחשה צמיחה של הנטיפים. פערי זמן ארוכים בין שכבות עוקבות מלמדים על תקופות שבהן הצמיחה נעצרה בעקבות הקיפאון של הקרקע והסלע מעל המערה.

החוקרים מצאו כי בתקופה שבין 1.5 ל-1.35 מיליון שנים לפני זמננו התרחשה צמיחה רצופה של הנטיפים, כלומר, בתקופה זו לא הייתה קפאת-עד מעל לאזור המערה. בין 1.35 ל-0.4 מיליון שנים לפני זמננו, צמיחת הנטיפים נמשכה ונעצרה לסירוגין, כאשר ההפסקות בצמיחה מתאימות לזמנים של תקופות הקרח.

לבסוף, החוקרים מצאו שלפני 400 אלף שנים  צמיחת הנטיפים נפסקה לחלוטין ולא התחדשה עוד, עובדה המלמדת כי קפאת-העד מעל לאזור המערה קיימת ברציפות כל התקופה הזו. זה ממצא מעניין מכיוון שמחזורי תקופות הקרח ותקופות בינקרחוניות חמות לסירוגין המשיכו לכל אורך פרק הזמן הזה, עד להווה. תגלית זו הולידה את ההשערה שלפני 400 אלף שנים התרחש שינוי אקלימי גדול בחצי הכדור הצפוני, שמנע את הפשרת הקרקע גם בתקופות הבין-קרחוניות, שבהן האקלים התחמם.

באופן מפתיע, אכן ידוע על שינוי אקלימי שהתרחש באותו הזמן ועשוי להסביר את הממצא שעולה מהמערה בסיביר. עד לאותה התקופה, כיסוי קרח-הים שנוצר בכל חורף מעל לאוקיינוס הארקטי היה מפשיר במלואו במהלך עונת הקיץ; אולם החל מלפני 400 אלף שנים, חלקים נרחבים מכיסוי קרח-הים נותרו קפואים גם לאורך עונת הקיץ ושרדו עד לחורף הבא. חוקרים מעריכים כי הופעתו של קרח-ים רב-שנתי באוקיינוס הארקטי, שמוסיף להתקיים גם היום, נבעה בין היתר משינויים במערכת הזרמים הימיים בצפון האוקיינוס האטלנטי.

 פיסה של קפאת-עד שהפשירה וצנחה לאוקיינוס הארקטי באלסקה | צילום: U.S. Geological Survey
שכבה הולכת ונעלמת. פיסה של קפאת-עד שהפשירה וצנחה לאוקיינוס הארקטי באלסקה | צילום: U.S. Geological Survey

ההפשרה שתאיץ את ההתחממות

מודלים אקלימיים חישוביים מדגימים כיצד, כאשר האוקיינוס הארקטי חופשי מקרח במהלך חודשי הקיץ, הסעת החום מפני הים אל תוך חלקיה הפנימיים של היבשת חזקה יותר – ומעודדת הפשרה של קפאת-העד. נוסף על כך, העלייה בשטח פני הים החשופים ובטמפרטורת האוויר מעליו גורמת לעלייה בלחות, שמגדילה את כמות המשקעים שיורדים בסיביר. כך בעונת הסתיו נוצר כיסוי שלג עבה יותר, המבודד את הקרקע מהאקלים הקר שמעליה, ובאופן פרדוקסלי, עשוי גם לתרום להפשרתה.

החוקרים משערים כי קרח-הים הרב-שנתי שמכסה את האוקיינוס הארקטי פועל כמעין מגן אקלימי השומר על קפאת-העד בסיביר, וכי היעלמותו עשויה לזרז מאוד את הפשרתה. כדי להבין את חשיבותה של המסקנה הזאת, נזכור שמאז שנת 1980, כיסוי קרח-הים הרב-שנתי הצטמצם כמעט בחצי, ועל פי כמה מההערכות, ייתכן שעד אמצע המאה הנוכחית הוא ייעלם לגמרי.

לצד התרומה הברורה של המחקר להבנת יחסי הגומלין בין מרכיבים אקלימיים שונים, הוא גם מצביע על סכנה נוספת הנובעת מההתחממות הגלובלית. קפאת-העד כולאת תחתיה כמויות עצומות של גזי חממה, בעיקר מתאן ופחמן דו-חמצני, שמקורם בתהליכי ריקבון של חומר אורגני קבור. חוקרים מעריכים כי היקף המאגר הזה מגיע ליותר מטריליון וחצי טונות של פחמן דו-חמצני, וכי חלק ממנו עשוי להשתחרר לאטמוספרה כאשר הקרקע שמעליו תפשיר, כפי שכבר החל לקרות באזורים מסוימים בסיביר.

גזי חממה, הלוכדים את קרינת החום שמוחזרת  מפני כדור הארץ אל החלל וגורמים להתחממות האטמוספרה, כבר הגיעו לרמות הגבוהות ביותר במיליון השנים האחרונות. העלייה בריכוזם, כתוצאה משימוש של האדם בדלקי מאובנים, נחשבת בקהילה המדעית לגורם המרכזי להתחממות כדור הארץ, שמובילה להיעלמות קרח-הים ולהפשרת קפאת-העד. אם גזי החממה הלכודים מתחת לקרקעות קפאת-העד ישתחררו לאטמוספרה, אנו עשויים להיות עדים להתחממות עולמית קיצונית עוד יותר, שרק תעצים תופעות אקלימיות מסוכנות כמו הפשרת הקטבים.