المقارنة بين مستوى التبخر في البحر الميت الحالي مقارنة بالفترة القديمة قد تساعد في فهم المناخ الذي كان موجودا في منطقتنا في الماضي
الكيمياء الجيولوجية ("كيمياء الأرض") هي فرع يدرس توزيع العناصر الكيميائية والمركبات الطبيعية ويستخدم الطرق الكيميائية للتعرف على النظم والعمليات الجيولوجية والبيولوجية والمناخية التي حدثت وتحدث على الأرض.
البروفيسور حجيت أفيك من معهد علوم الأرض في الجامعة العبرية في القدس، هو عالم جيوكيميائي بيئي تركز أبحاثه على إعادة بناء مناخ الأرض على أساس النظائر - ذرات العناصر الكيميائية التي تختلف عن بعضها البعض في عدد النيوترونات والكتلة. على سبيل المثال، الكربون 12 وهو الأخف والأكثر شيوعًا، والكربون 13 وهو الأثقل والأكثر ندرة.
ما هو السؤال؟ ما هي كمية التبخر التي حدثت خلال 70,000 ألف سنة الأخيرة في البحر الميت؟
"إن فهم المناخ الماضي، منذ آلاف إلى ملايين السنين، يساعدنا على التنبؤ بشكل أفضل بالمناخ المستقبلي. إن تغير المناخ الحالي هو من صنع الإنسان، لكن فيزياء النظام المناخي لم تتغير، وإذا فهمنا كيف استجاب للتغيرات الماضية، يمكننا التنبؤ بكيفية استجابته في المستقبل. على سبيل المثال، حتى في الماضي كانت هناك فترات كان فيها مستوى ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مرتفعًا وأدى إلى ارتفاع درجات الحرارة"، يوضح البروفيسور أفيك.
ولفك درجة الحرارة الماضية ودورة المياه على الأرض، طور الباحث طريقتين - "النظائر المترافقة" و"الأكسجين 17". النظائر المترافقة هي الروابط الكيميائية بين نظيرين ثقيلين، مثلا بين الكربون 13 والأكسجين 18، ويقوم الباحث بفحصها في معدن كربونات الكالسيوم (كربونات الكالسيوم) الموجود مثلا في الصخور الرسوبية والمحاريات. هذه هي الطريقة التي تقوم بها بفك درجة الحرارة التي يتكون عندها المعدن. ووفقا لها، "لقد قمت بقياس كمية النظائر المشعة في عينات مثل المحار المتحجر الذي يتراوح عمره بين 50 و 40 مليون سنة، من العصر الأيوسيني، والذي نشأ من شبه جزيرة القطب الجنوبي (وهو حساس للغاية لتغير المناخ). فإذا كانت الحفريات تحتوي على روابط كيميائية تتضمن القليل من النظائر المترافقة - فهذا يعني أنها تشكلت عند درجة حرارة عالية، والعكس صحيح. وهكذا اكتشفنا أن هذه المحار تشكلت عند درجة حرارة حوالي 15 درجة، وهي أعلى بكثير مما هي عليه اليوم في هذه المنطقة. ونحن نعلم أنه خلال هذه الفترة كان الجو دافئًا بشكل عام وكان تركيز ثاني أكسيد الكربون مرتفعًا". تكونت رواسب كربونات الكالسيوم في البحر الميت القديم في منطقة مسعدة
الأكسجين 17 هو نظير نادر، أحد نظائر الأكسجين الثلاثة - 16، 17، 18. ومن خلال قياسه في الماء وكربونات الكالسيوم، من الممكن الحصول على معلومات هيدرولوجية تكمل المعلومات التي تم الحصول عليها من النظائر المترافقة فيما يتعلق بالمناخ. "إن قياس الأكسجين 17 في كربونات الكالسيوم (الذي يأتي، على سبيل المثال، من رواسب البحر الميت القديمة والدراق في الكهوف) يمكن أن يعطينا معلومات عن مصادر الأمطار (من أين تأتي) وظروف تكوينها و مستوى تبخر الماء في البحيرة. أي أن كربونات الكالسيوم تحافظ على تركيبة المياه التي تتكون فيها، ولذلك يمكن قياس مستوى الأكسجين 17 فيها والحصول على معلومات حول مستوى التبخر في البحيرة والتغيرات في نظام هطول الأمطار على مدى مئات إلى آلاف السنين"، يوضح البروفيسور أفيك.
في بحثهم الحالي، الذي حصل على منحة من مؤسسة العلوم الوطنية، تحاول البروفيسور أفيك وفريقها إعادة بناء مستوى التبخر في البحر الميت (والذي يؤدي، من بين أمور أخرى، إلى انخفاضه) وفهم كيفية لقد تغير على مدى السبعين ألف سنة الماضية، وماذا يعني بالنسبة للمناخ في المنطقة. "إن الهدف من البحث هو دراسة التبخر في البحر الميت الحالي والقديم من أجل فهم المناخ الماضي في منطقتنا من خلاله. إن فهم التبخر سيمكن من قياس توازن الماء في البحيرة لمعرفة ما إذا كانت التغيرات في مستواها ناجمة عن انخفاض أو زيادة في مستوى التبخر أو كمية الأمطار"، يقول البروفيسور أفيك.
ولاختبار ذلك، قام الباحثون بقياس مستوى الأكسجين 17 في عينات من مياه البحر الميت وكربونات الكالسيوم المتكونة فيه باستخدام مطياف الكتلة. وبحسب البروفيسور أفيك، فإنه "كلما زاد التبخر، فإن الماء الذي يبقى في البحيرة يحتوي على كمية أكبر من الأكسجين 17 و18 (النظائر الثقيلة) والماء الذي يتبخر يحتوي على كمية أكبر من الأكسجين 16 (النظير الخفيف)." ونقيس التركيزين 17 و18، وتعتمد النسبة بينهما على ظروف الرطوبة وقت التبخر. تشير النسبة المنخفضة إلى زيادة التبخر. وبهذه الطريقة يمكننا أن نفهم مقدار التبخر الذي حدث على مر السنين في البحر الميت القديم والحديث وبأي نسبة رطوبة".
ووجدنا أن هناك فترات كان فيها مستوى الرطوبة منخفضا وزاد التبخر وفترات حدث فيها العكس. لكن البحث لا يزال في مراحله الأولى، لذا من السابق لأوانه استخلاص استنتاجات بعيدة المدى.
حتى الآن، تم الحصول على بيانات أولية عن البحر الميت القديم: تم العثور على اختلافات كبيرة على مر السنين في مستوى الرطوبة والتبخر. "اكتشفنا أن هناك فترات كان فيها مستوى الرطوبة منخفضا وزاد التبخر وفترات حدث فيها العكس. لكن البحث لا يزال في مراحله الأولى، لذا من السابق لأوانه استخلاص استنتاجات بعيدة المدى. في النهاية، الهدف هو استعادة التوازن المائي في منطقتنا وفهم كيف تغير مع مرور الوقت وأثر على مناخ الماضي"، يختتم البروفيسور أفيك.
الحياة نفسها:
البروفيسور حجيت أفيك، 52 عامًا، أم لعشرة أطفال. قبل ثماني سنوات عادت إلى إسرائيل من الولايات المتحدة (حيث عملت أستاذة في قسم الجيولوجيا والجيوفيزياء في جامعة ييل) وتعيش منذ ذلك الحين في القدس. في وقت فراغها تعمل في مجال البستنة.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
