מחקר ישראלי פורץ דרך: עלייה בסופות חול במדבריות תקזז את התחממות כדור הארץ

בשעה שהעלייה הגלובלית בטמפרטורות פוגעת ביכולת של האוקיינוסים להוציא גזי חממה מהאטמוספירה ולאכסן אותם לטווח ארוך, השפעה אחרת של משבר האקלים - עלייה בסופות חול ואבק במדבריות - יכולה לחזק את יכולות אגירת הפחמן של האוקיינוסים, ולקזז לפחות באופן חלקי את הפגיעה שתגרום ההתחממות – כך לפי מחקר פורץ דרך שערכו מדענים מהאוניברסיטה העברית במפרץ אילת, ושמעניק תקווה מסוימת בכל הנוגע ליכולת של האנושות להתמודד עם משבר האקלים.

"ככל שיהיה יותר אבק שיגיע לאוקיינוסים כתוצאה מסופות במדבריות, כך תשתפר יעילות ספיגת גזי החממה שלהם, וזה יאזן את השפעות הטמפרטורה", אמר לכלכליסט פרופ' עדי טורפשטיין, גיאולוג מהמכון למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית ומהמכון הבין אוניברסיטאי למדעי הים באילת, שהוביל את המחקר.

הממצאים פורסמו לאחרונה בכתב העת המדעי Earth and Space Chemistry של האגודה האמריקנית לכימיה (ACS). המאמר הוא תוצאה של שיתוף פעולה בינלאומי עם פרופ׳ סטפאני קינסט, מאוניברסיטת דלהאוזי בקנדה ותכנית הניטור הלאומית של מפרץ אילת בראשות ד״ר יוני שקד.

עלייה בטמפרטורה פוגעת ביעילות המשאבה הביולוגית

במרכז המחקר עומדת בחינה של הליך שמכונה "משאבה ביולוגית", שמהווה את אחד התהליכים המרכזיים שמווסתים את האקלים בכדור הארץ, ובמסגרתו אוקיינוסים וימים מוציאים פחמן דו-חמצני מהאטמוספירה ולוכדים אותו בקרקעיתם. "האצות שעל פני המים מבצעות הליך פוטוסינתזיה, במסגרתו הן לוקוחות גז פחמן, והופכות אותו לחומר אורגני מוצק שמכונה 'פחמן אורגני'", הסביר טורפשטיין. "האצות נאכלות על ידי דגים או פלנקטון שמפרישים את שאריות המזון והן או האצות צונחות בעמודת המים, שוקעות לקרקעית, נקברות ונעלמות מהאטמוספירה לתקופה של אלפי שנים".

הגיאולוג פרופ' עדי טורפשטיין צילום: יוני שקד

ואולם, רק 1% מכלל הפחמן האורגני שיוצרות האצות מגיע לבסוף לקרקעית האוקיינוסים ונקבר שם. "השאר מתפרק, מתמוסס וזמין לחזור לאטמוספירה כגז", הוא אמר. מדענים כבר יודעים שעלייה במידות החום פוגעת ביעילות המשאבה הביולוגית. "ככל שהאוקיינוסים חמים יותר, תהליך הפירוק של הפחמן האורגני והפיכתו בחזרה לגז יעיל יותר. כשחם יותר חלק גדול ויתר ממנו מתפרק במים ולא נקבע בקרקעית. יש הרבה עדויות שהעולם מתחמם, וזה מעודד פירוק מוגבר של הפחמן האורגני, ולפיכך קיבוע פחות יעיל שלו".

במסגרת המחקר ביקשו טורפשטיין ועמיתיו לבדוק האם יש גורמים אחרים שמשפיעים על עבודת המשאבה הביולוגיות ב"מדבריות" של האוקיינוסים – אזורים מרוחקים דלים בחומר אורגני שמהווים את רוב השטח הימי על פני כדור הארץ. "אנחנו מכירים את האוקיינוסים בעיקר מזה שעומדים על החוף ומסתכלים על הגלים. הסביבות החופיות עשירות בבעלי חיים ובתהליכים ביולוגיים, אבל הן פסיק משטח האוקיינוסים. רובו פתוח, עמוק, מרוחק, בחלקים נרחבים שלו כמעט שאין פעילות ביולוגית, או אצות על פני המים שמבצעות פוטוסינתזה ומזינות את שרשרת המזון. זו סביבה ענייה בחומר אורגני.

"הבעיה היא שהמקומות האלו מרוחקים, קשה להגיע אליהם ולחקור אותם. לספינת מחקר ייקחו שבועות להגיע לצפון האוקיינוס השקט או לדרום האוקיינוס האטלנטי. העלות עומדת על בין אלף 100 ל-200 אלף דולר ביום, ובהפלגה של כמה חודשים זה עלות של מיליוני דולרים. חיסרון נוסף הוא שאי אפשר להישאר שם לאורך זמן. הספינה חוצה, דוגמת ווהסבירות שחוקר נוסף ישוב לאותו נקודהה מאוד קטן. יש מעט מואד מידע או תצפיות על האזורים שבהם מתרחשים התהליכים הכי משמעותיים. רוב האוקיינוסים הם 'מדבריים', ושם קורים התהלכיים שמשפיעים על ויסות גזי חממה, אבל יש חוסר הלימה בין החשיבות שלהם לכמות התצפיות".

סופת אבק מעל ת"א צילום: תומריקו

ואולם, לחוקרים בישראל יש נגישות למקום שמדמה בצורה מצוינת את התנאים השונים באותם מדבריות אוקיינוסים מרוחקים: מפרץ אילת. "עמודת המים שם עמוקה מאוד יחסית", אמר טורפשטיין. "במקום להפליג חודשים לנקודה עמוקה באמצר האוקיינוס, אני יכול בתוך רבע שעה להגיע מאילת לעומק 700 מטר. זה נובע מכך שהשוליים של המפרץ מאוד תלולים, כי הוא נמצא לאורך הבקע הסורי-אפריקאי".

בנוסף, המים של מפרץ אילת עניים בחומרי תזונה: "זה נובע מהעבודה שאנחנו באזור מדברי. אין נהר או מקור מים אחר שמספק חומרי תזונה, נוטריינטים. יש אבק שמגיע מהסהרה, אבל זהו. המערכת מנותקת מאספקת מזון מהיבשה. מפרץ אילת מקושר רק לאוקיינוס ההודי, דרך הים האדום, ועד שהמים משם מגיעים למפרץ אילת הם מדולדלים מאוד בחומרי מזון, ולכן מהווים אתר מחקר ייחודי שמדמה את התנאים במרכזי האוקיינוסים. בגלל הנתק זו גם אמבטיה יחסית סטרילית ואנחנו שיודעים בצורה מדויקת יחסית מה נכנס ומה יוצא. זה עוזר להבין את התהליכים".

"אבק הוא מקור עיקרי של מזון באוקיינוסים מרוחקים"

פרופ' עדי טורפשטיין במהלך המחקר באילת צילום: ברק ירדן

המחקר הנוכחי הוא חלק מפרויקט מחקר רחב יותר שנועד להסתכל לאורך זמן וברזולוציה גבוהה על האופן שבו גורמים חיצוניים כמו אבק משפיעים על מערכות ימיות. "אבק הוא מקור עיקרי של מזון באוקיינוסים מרוחקים. אבק מדברי מתרומם מהסהרה, נוחת במים, מתמוסס חלקית ומשחרר למים חומרים כימיים כמו ברזל או חנקן שדרושים לקיום פוטוסינתזה. הוא גם סופח יסודות אחרים מהמים ומשנה את ההרכב הכימי שלהם. אבל אף פעם לא הצליחו להסתכל על התהליך הזה בזמן אמת, למשל לתעד את הדינמיקה בזמן סופת אבק. לאורך שבוע יש שינוי משמעותי בכימיה של המים ועד היום לא ידענו איך זה נראה. באילת יכולנו לעקוב ולנטר באופן רציף את ההשפעה הישירה של סופה על הרכב עמודת המים והביולוגיה".

על מנת לבצע את הניטור הזה פיזרו טורפשטיין והחוקרים שעובדים אתו מלכודות משקעים, שתופסות את החלקיקים ששוקעים בעמודת המים, בעומקים שונים לאורך מפרץ אילת, ומאז 2014 הם דוגמים אותן על בסיס חודשי. בנוסף הטמינו החוקרים מלכודת משקעים ייחודית שמאפשרת להפריד דגימות על בסיס יומי, וכך לבחון שינויים במערכת כמעט בזמן אמת.

האוקיינוס ההודי

במאמר הנוכחי שלהם, הם מפרסמים ממצאים שמראים קשר חיובי ישיר בין הריכוז במים של אבק או חומר מינרלי (למשל, גרגרי חול) ליעילות המשאבה הביולוגית. "ככל שיש יותר גרגרי אבק יש יותר פחמן אורגני ששוקע ונקבר בקרקעית. כשהגרגירים של האבק מהסהרה שוקעים בעמודת המים הם מהווים מגן לפחמן האורגני. הוא נספח אליהם ושהם עוטפים אותו, יוצרים מערך שמגן עליו מפני פירוק. הוא הופך להיות מעין טיל, גוש גדול שצונח לקרקעים בבת אחת ומסולק מעמודת המים. ריכוז גבוה של חומר מינרלי מעודד את המשאב היבולוגית, הופך אותה ליעילה יותר".

למה זה אופטימי?

"זה מנגנון שמעודד קבורה של פחמן ומסלק אותו מהאטמוספירה. הצפי במאה הקרובה הוא לארגון מחדש משמעותי של מערכות האקלים. חלק מהארגון הזה קשור במדבור, בהתרחבות רצועת המדבריות. מדבריות הם הספקים העיקריים של אבק אטמוספרי, וככל שיהיו יותר מדבריות יהיה יותר האבק. ככל שיהיה יותר אבק, היעילות של המשאבה הביולגית תשתפר וזה יאזן את השפעות עליית הטמפרטורה. זה מעין מעגל: העולם מתחמם, הופך מדברי, אבל עם התרחבות המדבריות יש יותר אבק שיסלק יותר חומר אורגני לקרקעית, וזה מוריד את ריכוז גזי החממה מה שמאזן את ההתחממות".

מי מנצח בתהליך זה? יהיה תרחיש שבו יהיה כל כך הרבה חומר גרגירי שהוא יבטל את השפעות ההתחממות?

"אני לא יודע, כי מאוד מורכב לכמת את זה ואנחנו רק בחיתולי המחקר. זה דורש שילוב בין דיסציפלינות. צריך לשלב בין מחקרים ומודלים לגבי מדבור ומנגנוני יצירת אבק והבנה של תהליכי ונתיבי הסעת האבק ואיך הוא משפיע על עמודת המים. אין תשובה חד-משמעתית, אבל אלו שני תהליכים שמווסתים אחד את השני, ובעתיד אני מקווה שיהיו לנו הערכות יותר טובות".

מה הלאה?

"אספנו ואנחנו ממשיכים לאסוף כמות גדולה של דגימות, תצפיות ונתונים. אנחנו עובדים על תיאור ההשפעה קצרת טווח של סופות אבק, לתאר ברזולוציה של שבוע וחצי מה קורה לעמודת מים. מתקדמים גם לבחון את ההרכב הכימי של החומר החלקיקי ששוקע. אנחנו מתחילים לבחון את ההרכב הכימי מבחינת מתכות כבדות, איך הן מתנהגות ומתי הן מגיעות למפרץ".