גזע עץ קדום שהתגלה בניו זילנד מצביע על שינויים קיצוניים שחלו באקלים במהלך ההיפוך האחרון בשדה המגנטי של כדור הארץ

מבין התכונות שאפשרו את התפתחות החיים בכדור הארץ, קיומו של שדה מגנטי תופס מקום מרכזי. השדה הגיאומגנטי של כדור הארץ מגן על האטמוספרה מהקרינה המייננת של השמש, שאלמלא כן הייתה מאכלת את שכבת האוזון ומאפשרת לקרינה העל-סגולה המסוכנת להגיע אל פני השטח במלוא עוצמתה. תחום השפעתו של השדה המגנטי נפרס אלפי קילומטרים לתוך החלל, ויש לו שני קטבים, שנמצאים בקרבת הקטבים הגיאוגרפיים של כדור הארץ.

עוצמתו של השדה ומקומם המדויק של הקטבים המגנטיים עברו שינויים רבים לאורך השנים. לעיתים השדה המגנטי נחלש עד כדי כך שכאשר הוא התייצב מחדש הקטבים התהפכו – הדרומי תפס את מקומו של הצפוני ולהיפך.

הגילוי על אודות קיומם של אירועי היפוך מגנטי בעבר הרחוק העלה את ההשערה שהם קשורים לשינויים אקולוגיים נרחבים ואולי אף לאירועי הכחדה המונית, כשהיחלשות השדה המגנטי הגבירה את עוצמת קרינת השמש הפוגעת בפני השטח. אך עד כה היה קשה לתארך במדויק את השינויים שחלו בעוצמת השדה המגנטי במהלך אירועי היפוך קטבים, ולזהות את השינויים שחלו בעקבותיהם בעוצמת קרינת השמש המגיעה אל פני השטח. על כן לא היה אפשר לשייכם באופן משכנע מספיק לשינויים אקולוגיים ידועים שהתרחשו בעבר.

שינויים בעוצמת השדה המגנטי של כדור הארץ מלפני 44 אלף שנה עד לפני 38 אלף שנה

שעון עשוי עץ

גזע עץ קדום שהתגלה בשנת 2019 בניו זילנד עשוי לשנות את התמונה. העץ הוא ממין שנקרא "קאורי" (Kauri) בשפת המאורים, ילידי ניו זילנד, ושמו המדעי הוא Agathis australis. גם כיום אפשר למצוא עצים דומים לו ביערות בצפון המדינה. העץ העתיק נחשף במהלך עבודות תשתית להקמת תחנת כוח על קרקע שבעבר הרחוק הייתה בה בִּיצה. על ידי ספירה של טבעות העץ ותיארוכן על פי קצב הדעיכה הרדיואקטיבית של היסוד פחמן 14 וטכניקות לזיהוי גילן של טבעות עצים (דנדרוכרונולוגיה), נמצא כי העץ היה בן כ-1,700 שנה במותו, ושהוא חי לפני 41-42.7 אלף שנה. זו גם התקופה שבמהלכה התרחש ההיפוך המגנטי האחרון בכדור הארץ, המכונה אירוע לשאן (בצרפתית Laschamps).

גילויו של העץ עורר ברבים ציפייה שהמידע הסביבתי המתועד בטבעותיו עשוי להעיד על השינויים שחלו לאורך חייו בשדה המגנטי ובעוצמת קרינת השמש, ומתי בדיוק התרחשו. כך אולי נוכל לקשר באמת בין התכונות האלה לתופעת היפוך הקטבים. ממצאיו של צוות החוקרים הבינלאומי שהתקבץ לבחון את הסוגיה התפרסמו לאחרונה בכתב העת Science.

שינויים גדולים

לדברי החוקרים, עץ הקאורי הקדום היה עד במהלך חייו הארוכים לשינויים משמעותיים באקולוגיה ובאקלים, שעד כה הסיבה להם לא פוענחה באופן משכנע. לאורך התקופה נצפתה התרחבות מהירה של כיסוי הקרח בצפון אמריקה, אסיה ורכס האנדים, ובמקביל מִדְבּוּר מואץ של אוסטרליה והכחדה של חלק מבעלי החיים הגדולים ברחבי היבשת. גם אירוע לשאן התרחש בערך באותה תקופה, אך מגבלות המחקר בתחום הקשו מאוד לקבוע אם הוא אכן מילא תפקיד באותם אירועים, ולא מדובר בצירוף מקרים בלבד.

במסגרת המחקר בחנו החוקרים בדיוק רב את השינויים בריכוזו של האיזוטופ פחמן 14 באטמוספרה לאורך חיי העץ, כפי שהשתמר ברצף הטבעות שלו. פחמן 14 יכול לסייע לא רק בתארוך של חומרים אורגניים, אלא גם ללמד על עוצמת הקרינה העל-סגולה המגיעה אל פני כדור הארץ מהשמש, מאחר שהיא מביאה להיווצרותו באופן טבעי באטמוספרה. עצים, וצמחים בכלל, קולטים פחמן מהאטמוספרה ומשלבים אותו ברקמותיהם, כך שריכוזו בטבעות העץ מלמד בעקיפין על עוצמת הקרינה בזמן שהטבעת נוצרה.

מהנתונים עולה כי כבר בשנות חייו הראשונות של העץ ריכוז הפחמן 14 באטמוספרה היה במגמת עלייה חדה, שהגיעה לשיאה לפני כ-41.8 אלף שנה. זה הריכוז הגבוה ביותר המתועד עד לתקופת המהפכה התעשייתית. באופן מפתיע נמצא כי השיא בריכוז הפחמן 14, כלומר התקופה שבה השדה המגנטי היה חלש במיוחד ולכן עוצמת הקרינה העל-סגולה מהשמש הייתה גבוהה ביותר, התרחש 300 שנים לפני היפוך הקטבים עצמו – שתוארך גם הוא במחקר.

בהמשך הזינו החוקרים את הנתונים על השינויים בעוצמת קרינת השמש למודל אקלים חישובי, וערכו על בסיסם הדמיות של השפעתם האפשרית על האקלים העולמי ועל הרכב האטמוספרה. מהמודל עולה כי הירידה בריכוז האוזון הביאה לעלייה בכמות האנרגיה המגיעה לקטבים ולהתחממותם היחסית, ולכן השפיעה גם על דפוסי הרוחות העולמיים ועל תפרוסת המשקעים. השינויים המתוארים במודל עקב היחלשות השדה המגנטי תואמים ברובם לשינויי האקלים הידועים שחלו סמוך לאותו פרק זמן ברחבי העולם.

פרק הזמן הזה, שהתקיים במהלך האלף ה-42 לפני זמננו ושהתאפיין בשיא ההיחלשות בשדה המגנטי ובשינויים אקולוגיים ואקלימיים, זכה מהחוקרים לכינוי "אירוע אדמס". השם הוא מחווה לסופר דאגלס אדמס, שתיאר בספרו "מדריך הטרמפיסט לגלקסיה" את המספר 42 בתור התשובה לשאלה הגדולה של החיים, היקום וכל השאר.

השדה המגנטי של כדור הארץ | איור: Mikkel Juul Jensen / Science Photo Library
עוצמתו של השדה ומקומם של הקטבים המגנטיים עברו שינויים רבים לאורך השנים. השדה המגנטי של כדור הארץ | איור: Mikkel Juul Jensen / Science Photo Library

ממצאים במחלוקת

לממצאי המחקר עשויות להיות משמעויות נרחבות. המועד של אירוע אדמס מקביל לתקופה בהיסטוריה של האדם שבה זוהתה עלייה בשימוש במערות טבעיות ובציור על קירותיהן. אחד הסוגים הנפוצים ביותר של ציורי מערות שהופיעו סמוך לתקופה הזאת, בתרבויות מאוסטרליה, דרך אירופה ועד דרום אמריקה, הוא דפוס כפות הידיים שנעשו באמצעות אוכרה אדומה, אבקה העשויה מתחמוצת ברזל כתושה. 

החוקרים מציעים, בזהירות רבה, את האפשרות שהמעבר למערות נעשה כדי להתגונן מקרינת השמש, שהייתה מסוכנת יותר ויותר ככל שהשדה המגנטי נחלש. הם גם מעלים את האפשרות שציורי האוכרה מרמזים על השימוש שנעשה בה כקרם הגנה – מנהג שהשתמר עד היום אצל נשות שבט ההימבה בנמיביה, אם כי לצרכים אסתטיים בלבד. זו גם התקופה שבה נכחד כנראה האדם הניאנדרטלי, ונעלמו כמה מתרבויות האדם המודרני באירופה, וייתכן כי אירוע אדמס שיחק בכך תפקיד.

לא כולם מסכימים עם ההצעות של החוקרים בנוגע לקשר שבין האירוע המגנטי לשינויים האקולוגיים והאקלימיים. מדענים אחרים בתחום מותחים ביקורת נוקבת על המאמר, ולדעת חלקם, הראיות שהוא מציג לשינויים אקלימיים שהתרחשו לפני כ-41  אלף שנים אינן משכנעות מספיק כדי לקבוע שאכן התרחש משבר. החוקרים גם  חלוקים בנוגע לתזמון המדויק של הכחדות בעלי חיים הגדולים באוסטרליה ותמורות באוכלוסיות האדם באירופה, באופן כזה שאינו מתיישב בהכרח עם אירוע אדמס.

ייתכן כי העץ הניו-זילנדי הזקן מספק סוף סוף קשר בין שינויים שחלו בעוצמת השדה המגנטי של כדור הארץ לבין תמורות אקולוגיות ואקלימיות רחבות היקף. ממצאי המחקר מעלים גם שאלות חשובות בנוגע להשפעותיהם האבולוציוניות של אירועים גיאומגנטיים על התפתחות האדם, ועל עולם החי בכלל, לאורך ההיסטוריה הארוכה של עולמנו, אבל יידרשו עוד מחקר רב וממצאים ברורים הרבה יותר כדי לספק להן תשובות.

פלאוקליפסה - סרטון קצר על "אירוע אדמס" בקריינות של סטיבן פריי: