לחץ לגירסת הדפסה

מאמרו של הרב אליעזר אייזיקוביץ, מתוך סדרת העיקרון האנטרופי:

בסרטים, משלחות של אסטרונאוטים מגיעים לאיזה כוכב, ומתחילים לפתח אותו כדי להקים בו מושבה, להביא חיים, זה קורה המון פעמים, אבל רק בסרטים… במציאות עצם קיומו של חומר מוצק מתחת הרגליים, לא מספיק כדי לאפשר חיים, לאדמה, כמו למים (כפי שראינו בפרק הקודם) יש תכונות מופלאות המותאמות לאפשר קיומם של חיים, לולי צירוף של תכונות רבות ויחודיות, לא היינו יכולים לחיות כאן.

לנושא האדמה, מוקדש המאמר הנוכחי של הרב אייזיקוביץ'

פלאי האדמה

אנחנו דורכים עליה, חופרים בה, מזיזים ודוחפים אותה לכאן ולשם, ובאופן כללי מתייחסים אליה כחלק מובן מאליו של העולם. אבל אין שום דבר "מובן מאליו" באדמה. במבט מקרוב האדמה מתגלה כמערכת הנדסית מתוחכמת המותאמת לצורכי החיים.

בלי אדמה אין היבשת מסוגלת לקיים חיים שכן צמחים אינם יכולים להיאחז ישירות בסלע. הסלע גם אינו מסוגל לאגור את הנוזלים והמינרלים הנחוצים לשגשוגם של צמחים לאורך זמן. השלב הבא בתהליך ההארצה של פלנטה X הוא אפוא ליצור מצע שיכסה את הסלע וישמש בסיס לצמחים ולבעלי חיים שיחיו עליו.

המצע הזה צריך למלא שני תפקידים:

• לשמש עוגן מבני עבור הצמחים הגדלים עליו.
• לאגור נוזלים וחומרי מזון שיהיו זמינים עבור הצמח.

מנקודת ראות הנדסית התפקידים הללו מציבים דרישות סותרות. מחד, המצע צריך להיות יציב דיו כדי שצמחים יוכלו להיאחז בו ולהתבסס עליו. מאידך, אם המצע יהיה נוקשה ואטום מדי הנוזלים והמינרלים יזרמו מעליו אך לא יספגו לתוכו. את האיזון בין הצרכים המנוגדים הללו מספק חומר הפלא הנמצא תחת כפות רגלינו: אדמה.

האדמה מורכבת משלושה סוגים של חלקיקים שתומכים אלו באלו ומעניקים לה תכונות ייחודיות.

חול – עשוי מחלקיקים מינרליים גסים שקוטרם גדול מ-63 מיקרומטר ועד לגודל הקטן משני מילימטר. חול מעניק לאדמה את החוזק המבני שלה. טין – עשוי מחלקיקים בגודל בינוני שבין שני מיקרומטר ועד ל-63 מיקרומטר. חרסית – עשויה מחלקיקים בעלי גודל הקטן משני מיקרומטר.

בעוד החול מקנה לאדמה את חוזקו המבני (תפקיד א'), לחרסיות יש חשיבות מיוחדת בתחום אגירת המים (תפקיד ב').

כאשר יורד גשם על האדמה נאגרים המים בחללים קטנים המצויים בקרקע. המים הללו, המכונים "מי כובד", מחלחלים בתוך זמן קצר יחסית לשכבות עמוקות, הרחק מהישג ידם של שורשי הצמחים. אדמה נטולת חרסית מתייבשת אפוא לחלוטין בתוך שבוע ימים והצמחים הגדלים בה נובלים. בנוסף, בהעדר חרסית המים המפעפעים בין רגבי העפר סופחים לתוכם את המינרלים והחומרים האורגניים המצויים באדמה וזו מאבדת את יכולת ההזנה שלה.

החרסיות פועלות כמו מגנטים זעירים הלוכדים מולקולות של מים ומינרלים. המבנה האטומי של חלקיק חרסית הוא כמו דפים של ספר עם שכבות מתחלפות של אטומי חמצן וצורן. מבנה זה הוא אידיאלי ללכידת יונים של מים ומינרלים.

טיפות המים המיקרוסקופיות שנאחזות בחרסיות, "מי תאחיזה" קוראים להם, אינן מחלחלות לעומק האדמה. הן נשמרות בטווח קרוב יחסית לפני השטח עד ששורשי הצמחים באים ו"קוטפים" אותם כמו אשכולות ענבים מיקרוסקופיות. בזכות החרסיות אדמה מסוגלת לגדול צמחים הרבה לאחר שעונת הגשמים הסתיימה[1]. בנוסף, המשיכה המגנטית של החרסיות מחזיקה יונים של מינרלים שונים ומונעת את בריחתם יחד עם מי הכובד.

קרקע המורכבת מחרסיות בלבד אינה יעילה שכן בגלל גודלם הזעיר חלקיקי החרסית נשטפים ונסחפים בקלות בזרמי מים. מה שנחוץ אפוא הוא שילוב אופטימלי בין חרסיות עדינות לבין גרגרים גסים המחזיקים את החרסיות במקומם. השילוב האופטימלי הזה קיים באדמה.

המפליא הוא שהאדמה חיונית ללכידת המים, אך בלי מים לא הייתה אדמה. בפלנטות נטולות מים אין קרקע עם מרקם כמו שיש בכדור הארץ. למשל, הירח מכוסה בחומר הקרוי רגולית, סוג של אבק המתקבל מהפצצה חוזרת ונשנית של פני הירח באסטרואידים. לרגולית אין מרקם דומה לאדמה, ובמחקרים שנערכו לאחרונה עולה כי ניסיונות לגדל בו צמחים כנראה לא יעלו יפה. רק תהליכי השחיקה המכניים והכימיים הייחודיים למים יוצרים את שלל סוגי הגרגרים היוצרים את המצע המושלם הקרוי אדמה.

טביעת רגל על פני הירח. אין מים, אין אדמה (צילום: נאס"א)

לוחות זזים

עד כאן ראינו כיצד המים יוצרים את שכבת האדמה המכסה את היבשה. כעת נראה כי למים נודע תפקיד מכריע גם בשימור ותחזוקה של היבשות עצמן.

בכל שנה ושנה מיליוני טונות סלע נשחקים מעל פני היבשות ועושים את דרכם אל קרקעית האוקיינוסים. בהינתן די זמן, שחיקת המים אמורה הייתה להפוך את היבשה ללוח חלק. בנוסף, מדי שנה מיליוני טונות של אשלגן, פחמן, חנקן וגופרית המצויים בגופיהם של יצורים ימיים מתים שוקעים לצמיתות אל מצולות הים היכן שהם אינם זמינים עוד לעולם החי. בחלוף הזמן היבשות והימים אמורים היו לאבד את המינרלים החיוניים שבלעדיהם אין חיים.

נדרש פתרון הנדסי לכמה בעיות משולבות:

• שימור ועיבוי היבשות.
• חידוש מלאי המינרלים ביבשה.
• שימור מאזן המינרלים באוקיאנוסים.

הפתרון ההנדסי המתבקש לכך הוא מיחזור הסלע. בעשרות השנים האחרונות התגלה כי הליתוספירה, הקרום החיצוני של כדור הארץ העשוי סלע ואבן, איננו מקום דומם כלל ועיקר. מתקיימת בו מערכת דינמית של צמיחה והתחדשות הקרוי "טקטוניקת הלוחות".

"פני כדור הארץ והחלקים שמתחתיו, כמו העור והאיברים של גופנו, נמצאים במצב תמידי של התחדשות. המבנה הכללי נשמר גם בשעה שהמרכיבים היוצרים אותו מתחלפים בהדרגה. שום דבר אינו קבוע אבל דווקא משום כך הכל נצחי," כותבת הגיאולוגית מרסיה ביורנרוד.

מדובר במערכת משוכללת ומסובכת ביותר. סלע  הוא דבר מאסיבי וכבד והכוחות הנחוצים להזזתו מוכרחים להיות מאסיביים בהתאם. בשונה ממחזור המים המבוסס על תכונות אידוי-עיבוי של המים, את הסלע אי אפשר לאדות ובקושי ניתן לנזל אותו. גם אז יש לקחת בחשבון שהדבר מצריך טמפרטורות גבוהות מאוד שאינן הולמות פלנטה נושאת חיים.

הפתרון לכך הוא לא פחות מגאוני.

הקרום החיצוני של כדור הארץ עשוי מלוחות סלע מוצקים אך ניידים, הצפים על המעטה (שכבת כדור הארץ שמתחת לקרום) כמו קרחונים על גבי המים. הלוחות מסוגלים לנוע ממקומם ואף לשקוע מתחת לפני הקרקע. מה שמניע אותם היא שכבת סלע מותך עליה הם משייטים המכונה "מגמה". בתוך המגמה פועלים "תאי ערבול" המחוללים תנועה. תאי הערבול מאופסנים באופן בטוח עמוק מתחת לפני הקרקע, הרחק מפני השטח היכן שהטמפרטורות הגבוהות שלהן היו עלולות לסכן חיים.

כדי להבין את סדרי הגודל של הכוחות המעורבים נזכר כי המנוף העוצמתי ביותר בכדור הארץ, המכונה "טייסון", מסוגל להרים ולהזיז משקל של קרוב ל-21,000 טון. גובהו 133 מטרים והוא נעזר בחמישים אלף מטרים של כבלי פלדה.

הטייסון הוא מנוף מפלצתי ללא ספק, אבל ביצועיו אינם מתקרבים לכוח התנופה הנחוץ להזזת יבשת שמשקלה מיליארדי טונות.

. מנוף טייסון סיני המסוגל להרים עשרים אלף טון (ימין), מול מנוף עוצמתי באמת המסוגל להזיז יבשות שלמות. 

**

קיימים שני סוגים של לוחות טקטוניים – ימי ויבשתי. הלוחות הימיים, היוצרים את קרקעית האוקיאנוס, עשויים סלע בזלתי. הם דקים יחסית אך דחוסים וכבדים יותר. הלוחות היבשתיים, היוצרים את בסיס היבשות, עשויים סלע גרניט. הם עבים יותר אך דחוסים פחות.

לוח ימי נולד בבקעים עמוקים השוכנים במרכז האוקיינוס היכן שסלע מותך (מגמה) מתרומם מתוך המעטה. המגמה מתקררת ונקרשת כמו שעווה נוזלית, ובתוך כך יוצרת לוח סלעי המתפשט מתוך הבקע בכיוונים נגדיים בקצב של כמה מילימטרים לשנה. הלוח הימי מתכסה במרוצת הזמן בשכבה עבה של משקעים מינרלים הנושרים עליו בגופותיהם של בעלי חיים מתים.

כיוון שהלוח האוקייני דחוס יחסית, כאשר הוא מתנגש בלוח היבשתי הקליל ממנו הוא שוקע מתחתיו במה שמכונה "אזור הפחתה". הלוח השוקע לוקח אתו למעמקים את שכבות המשקעים המינרליים שהצטברו עליו, וכן כמות גדולה של מים. בעומק של 700 ק"מ בערך החום של כדור הארץ ממיס את הלוח השוקע ומרכיביו מתמזגים עם המגמה שבתוך המעטה. בבוא הזמן הם ישמשו ליצירת לוח חדש.

באזורי המפגש שבין הלוח הימי והיבשתי מתרחשת פעילות געשית סוערת. מגמה עשירה במינרלים נמסה מהלוח הימי השוקע, צפה כלפי מעלה, ונצמדת אל תחתית הלוח היבשתי שמעליו. כך הלוח היבשתי "צומח" ומתחדש מצידו התחתון. בנוסף המגמה מבעבעת ועולה דרך סדקים שנוצרים בלוח היבשתי עקב התנגשותו עם הלוח הימי. כך נוצרים זרמי לבה המגיחים מתוך הרי געש פעילים ומחדשים את מאגר המינרלים המצויים מעל פני היבשת. בבוא הזמן המינרלים הללו לא רק יעשירו את פני היבשה אלא גם יסחפו במים אל הים היכן שהם יעשירו גם את האוקיאנוס.

 ארכימדס חיפש מנוף להזיז בו את כדור הארץ, טקטוניקת הלוחות מספקת את הפתרון.

**

התנועותיות של הלוחות הטקטוניים נובעת מהפעילות הגעשית הרוחשת ללא הרף ב"תאי הערבול" שבתוך המעטה. אלמלא פעילות זו הלוחות היו קופאים על מקומם וכדור הארץ היה מאבד את חיותו. מסתבר שפעילותם של תאי הערבול תלויה בקיומם של תנאים מדויקים.

כפי שכותבת ביורנרד:

"אם סלעים היו מוליכי חום טובים יותר, לא היו נוצרים הפרשי טמפרטורה בתוך המגמה וממילא לא היו נוצרים 'תאי הערבול' המחוללים את תנועת היבשות. אם סלעים לא היו מתרחבים באופן משמעותי בעת החימום, לא היה להם את כושר הציפה שגורם לתנועת הערבול. אם צמיגות סלעי המעטה הייתה גבוהה מדי, המערכת כולה הייתה נתקעת. אם בכדור הארץ היה מלאי קטן יותר של יסודות רדיואקטיביים, או אם מחציות החיים שלהם היו קצרות יותר, לא היה מקור אנרגיה שיתניע את המערכת".

מלבד תנאי היסוד הקריטיים הללו שתלוים בתכונות הסלע, מסתבר שגם המים ממלאים תפקיד חיוני בטקטוניקת הלוחות.

אחד המשתנים הקריטיים ביותר המשפיעים על טקטוניקת הלוחות הוא צמיגות הסלע וזו תלויה בכמות המים המצוים בתוכו. מרכיב עיקרי של סלע המעטה הוא מינרל בשם אוליבין. בהעדר מים אוליבין הוא מינרל נוקשה וקשיח מאוד. אבל כמות קטנה של מים מרככת אותו באופן דרמטי – עד כדי אחוז אחד בלבד מרמת מנוקשותו במצב יבש. הריכוך הזה מאפשר ללוח הימי להתגמש תוך שהוא שוקע אל תוך המעטה.

נוכחות מים לא רק מגמישה את הסלע. היא גם מנמיכה את טמפרטורת ההמסה שלו ב-800 מעלות. הודות לנוכחות המים לבה מסוגלת להשאר נוזלית גם כשהיא נמצאת בטמפרטורה נמוכה יחסית. תכונה זו מאפשרת ללבה לזרום עד לפני השטח. אלמלא המים הלבה הייתה נקרשת בעומק רב מתחת לפני האדמה, הרבה לפני שהייתה מגיעה עד לפני השטח. הרי געש לא היו פועלים ולא היה מנגנון שייחדש את אספקת המינרלים על פני היבשת.

**

כיצד מגיעים כמויות המים הנדרשות אל תוך המעטה?

כותב על כך ג'ונתן לונין (LUNINE):

"במהלך תהליך ההתמצקות של המגמה ברכסים המרכז-אוקיאניים, החומר הבזלתי מגיב למים שנטמעים בתוך המבנה הגבישי של הסלע. התהליך יעיל מאוד כי הרכסים המרכז-אוקיאניים מלאים בסדקים היוצרים מערכת הידרותרמלית דרכה המים זורמים. כשם שהתאים בגופנו ניזונים דרך רשת מסועפת של נימיות, כך הבזלת האוקיאני נהנה ממגע נרחב עם מים".

כתוצאה מכל זה הקרום הימי עשוי להכיל עד חמשה אחוזים מים. כאשר אותו קרום הימי שוקע בהמשך אל תוך המעטה ב"אזורי ההפחתה", הלחץ והחום במעמקי האדמה סוחטים מתוכו את המים. אלה נפלטים אל תוך המעטה בכמות של מאות אלפי טונות מים לשנה.

אי אפשר להפריז בחשיבותם של המים האלה המקנים למעטה את התכונות החיוניות להנעת המערכת הטקטונית. כפי שמדגישים עורכי "מבוא לפלנטה הדינמית שלנו": "הדרך היחידה שתכולת המים [של המעטה] נשמרת לאורך עידנים גיאולוגים ארוכים היא כתוצאה ממחזור המים דרך המערכת ההידרותרמלית של קרום האוקיאנוס ושקיעת מינרלים ספוגי מים באזורי הפחתה".

לא כל המים הספוגים בתוך קרום הימי נשארים בתוך המעטה. חלק ממנו נפלט בחזרה אל תוך האוקיאנוס כשהוא רווי במינרלים חיוניים המעשירים את מי הים. זרימה זו מסייעת לשמירת האיזון הכימי של האוקיאנוס לאורך זמן.

**

כאשר לוחות יבשתיים מתנגשים אחד בשני או מתחככים זה בזה מופעלים כוחות רבי עוצמה המקמטים את פני השטח שלהם, דוחפים אותם למעלה, ויוצרים בהם את שלל הצורות הטופוגרפיות המוכרות לנו. פעולה זו מחדשת את מבנה היבשת מול כוח הבלאי של המים השוחקים אותם תדיר. כך, למשל, בעוד נהר האינדוס מכרסם בהתמדה את צדו המערבי של רכס ההימלאיה, התרוממות טקטונית מגביה את חלקו המזרחי של הרכס בקצב של עשרה ס"מ לשנה.

פעילות טקטונית אחראית על שימור רמת המינרלים בים בדרכים שונות ומגוונות.

למשל, תזוזות טקטוניות יוצרות "אזורי אידוי" – מקווי מים רדודים שבהם קיים חוסר איזון בין כמות המים הנכנסים לכמות המים היוצאים. באזורים הללו מתרחש אידוי מים מוגבר ויש הצטברות של משקעי מלח ומינרלים על קרקעית הים. במרוצת הזמן לחצים טקטוניים מרימים את אזור האידוי מעל לגובה פני הים והם נעשים לחלק מהיבשה.

בדרך זו כמויות גדולות של מלח ומינרלים עוזבים את הים ומקטינים את מליחותו. כפי שמציין פול קנאוט: "אילו תכולת כל המלחים האגורה ביבשת באזורי האידוי הייתה חוזרת לאוקיאנוסים, מליחות האוקיאנוסים הייתה פי שניים מהערך הנוכחי שלהם".

כל התהליכים הטקטוניים הללו, שרק על מקצם עמדנו, מתאפשרים רק בזכות מעורבותם הפעילה של המים. נשוב ונזכיר שלא מדובר בגורם חיצוני הפועל על המים אלא על התכונות המובנות בתוך המים עצמם. התכונות הללו מאפשרות למים למלא תפקיד מועיל כל כך בלישה המתמדת של תווי הפנים של כדור הארץ ובחידושם של אוקיאנוסים ויבשות. אין זה אפוא צירוף מקרים שכדור הארץ,  הפלנטה היחידה במערכת השמש הפנימית עם אוקיאנוסים וכמויות עצומות של מים, היא גם היחידה בעלת מערכת הטקטונית פעילה.

"מבין כל הפלנטות של מערכת השמש," כותבת ביורנרוד שמץ של הומור, "רק כדור הארץ פיתח הרגלים של טיפוח עצמי שעזרו לו לשמור על הופעה צעירה ורעננה. סוד היופי של כדור הארץ: מים, והרבה ממנו".

תכונות אנתרופיות של מים הקשורות לאדמה וליבשה

• שחיקת מינרלים בגודל המתאים ליצירת אדמה.
• יצירת חרסיות בעלות תכונות כימיות חיוניות לשימור מים ומינרלים.
• התנעת תהליך מחזור האבן באמצעות טקטוניקת הלוחות.
• ריכוך לוחות ימיים.
• הנמכת גובה הטמפרטורה להתכת לבה.
• ספיחת אבן אל תחתית הלוח היבשתי.

הערות:

[1] חוקרי הקרקע ניל בריידי וריימונד ווייל מציינים: "כל עוד עלי הצמח נחשפים לאור השמש, הצמח זקוק לזרם תמידי של מים לצורכי קירור, הובלת חומרי תזונה, שימור לחץ הטורגור ופוטוסינתזה. בגלל שצמחים זקוקים למים ברציפות אך ברוב המקומות הגשמים יורדים רק לפרקים, יכולת אגירת המים של הקרקע חיונית להישרדות הצמח. קרקע עשויה לאגור מספיק מים כדי לאפשר לצמחים להתקיים פרקי זמן ממושכים ללא גשם. דוגמא לכך הם עצי השיטה בסוואנה האפריקאית המתקיימים בלי מים כמעט חמשה חודשים".