פחמן רדיואקטיבי שמקורו בניסויים גרעיניים מצא את דרכו לנקודות העמוקות ביותר באוקיינוס, עוד הוכחה לכך שההשפעות של בני האדם מגיעות לכל נקודה על כדור הארץ – אך האם יש לכך גם צדדים חיוביים?
נעה רובין, זווית
ביוב ונגר עילי, שפכים תעשייתיים, דשנים חקלאיים, פסולת פלסטיק שנשארת על החוף אחרי בילוי בים ועוד אינספור מזהמים שונים מוצאים את דרכם אל האוקיינוסים, שם הם פוגעים במערכת האקולוגית הימית. לרוב, הפסולת המוצקה נסחפת לכיוון החוף, או מתאספת לכדי גושים גדולים שצפים על פני המים ומתרכזים במרכז האוקיינוסים. פסולת פלסטיק אף תועדה בעומק של כ-11 קילומטר בנקודה הכי עמוקה באוקיינוס – תעלת מריאנה, הממוקמת במערב האוקיינוס השקט.
במאה הקודמת, בין שנות ה-50 לשנות ה-90, הוכנס לאוקיינוסים מזהם משמעותי נוסף: פסולת גרעינית עם רמה נמוכה של רדיואקטיביות, שהושלכה בלפחות 50 אתרים בצפון האוקיינוס האטלנטי והשקט כשהיא סגורה בתוך חביות מתכת או בתוך גלילי בטון. כמו כן, במסגרת ניסויים גרעיניים רבים שנערכו באוקיינוס השקט ושמטרתם היתה פיתוח ושיפור של נשק גרעיני, נוצר גם פחמן רדיואקטיבי C14, שנקרא גם "פחמן פצצתי".
בעת הפיצוץ האטומי נוצר שטף מהיר וחזק של נויטרונים, שמגיבים עם אטומי החנקן שנמצאים באטמוספרה ויוצרים פחמן עם תכונות רדיואקטיביות – פחמן 14. במהלך הניסויים הגרעיניים שנערכו בין 1963-1955 הוכפלה הכמות הטבעית של פחמן 14 באטמוספרה. מאוחר יותר, התחבר הפחמן הפצצתי לאטומי חמצן ויצר פחמן דו-חמצני רדיואקטיבי, שהגיע בסופם של תהליכים ביולוגיים וכימיים למימי אוקיינוס.
כיום, בזכות עלייה משמעותית זו בכמויות פחמן 14 באטמוספרה ובאוקיינוסים, מסייע הפחמן הפצצתי בזיהוי ובתיארוך של תהליכים שונים בטבע. למעשה, בשונה מהפחמן הרדיואקטיבי שנוצר באופן טבעי באטמוספרה ובזכות תכונותיו וקצב היעלמותו האיטי- עם זמן מחצית חיים של 5,730 שנים (הזמן בו מחצית מהחומר הרדיואקטיבי דועך) – משמש לתיארוך תהליכים אורגניים (כמו פוטוסינתזה), שהתרחשו לפני אלפי או עשרות אלפי שנים (כמו תיארוך שבבי עץ עתיקים, למשל), מסוגל הפחמן הפצצתי ללמד אותנו על תהליכים בטווחי זמן קצרים הרבה יותר – שנים בודדות עד עשרות שנים.
"הניסויים הגרעיניים אפשרו לנו להשתמש ב'הפרעה' שבני האדם יצרו בכדור הארץ כאינדיקטור", אומר ד"ר גלעד אנטלר, חוקר במכון הבין-אוניברסיטאי באילת ובאוניברסיטת בן גוריון. "משום שאנחנו יודעים מה המקור של הפחמן 14 החדש ואת הזמן שבו הוא נוצר, אנחנו יכולים לחפש אותו במאגרים שונים וכך לנסות להעריך כמה מהר מאגרים שונים של פחמן בכדור הארץ (לדוגמה: באטמוספרה, באוקיינוס הרדוד ובאוקיינוס העמוק) מתקשרים בינם לבין עצמם – כלומר, מתקיים בהם מעבר של חומר בין מאגר למאגר.
פחמן פצצתי במצולות
מחקר חדש שפורסם השנה בכתב העת המדעי Geophysical Research Letters על ידי קבוצת חוקרים סיניים ואמריקאים, השתמש בפחמן הפצצתי כדי להראות עד כמה רחוק מסוגלות להגיע שאריות הפעילות הגרעינית שלנו באוקיינוס. המחקר הראה שהפחמן הפצצתי הגיע לגופם של סרטנים חסרי שריון (שטצדאים) שחיים בנקודות העמוקות ביותר באוקיינוסים – תעלות תת-ימיות במערב האוקיינוס השקט, שעומקן מגיע עד לכ-11 קילומטר. החוקרים אספו סרטנים מהתעלות הללו שבעומק הים (בעומקים שבין 6 ל-10.9 קילומטרים) ומצאו שערכי הפחמן הרדיואקטיבי שנמצאו בגופם תואמים את הערכים הצפויים מפחמן שנוצר בניסויים גרעיניים באוקיינוס. מציאת הפחמן הפצצתי בגופם של הסרטנים מעידה ככל הנראה שהמזון שממנו הם ניזונים מגיע מפני הים ושוקע אל התעלות שבהן שוכנים הסרטנים (הפחמן הנצרך על ידי אורגניזמים בפני השטח שוקע לעומק הים כאשר האורגניזם מת רקמתו מתפרקת לאורך הדרך למטה על ידי חיידקים ונאכלת על ידי בעלי חיים אחרים ומה שנותר ממנה, מגיע לקרקעית התעלות העמוקות ובהמשך נאכל על ידי הסרטנים).
על סמך העבודה עם הפחמן הפצצתי, גילו המדענים שהסרטנים בעומק ניזונים מפחמן שמקורו בפני השטח, ושככל הנראה בזכות תזונה זו, זמן החיים שלהם ארוך פי חמישה ממה שידוע לגבי אורגניזמים דומים שחיים במים הרדודים. תגלית זו מובילה לשתי מסקנות מעניינות: ראשית, היא מוכיחה את טווח ההשפעה הרחב של הפעילות האנושית. הניסויים, שנערכו לפני כמה עשורים, יצרו אטומים רדיואקטיביים שקיימים בגוף הסרטנים עד היום, ושהגיעו עד לעומק הים. למעשה, אין כמעט אזור בכדור הארץ (ביבשה , באוויר או בים) שהפעילות האנושית לא משפיעה עליו לטווח ארוך. שנית, ניתן ללמוד מגילוי זה מידע חדש ומעניין על מעגל הפחמן, שמתאר את תנועת אטומי הפחמן, בשילוב עם אטומים שונים, בין האטמוספרה לאוקיינוסים ומשם בחזרה לאטמוספרה – במסלולים שונים ומגוונים.
מעגל הפחמן נוצר כאשר חלק מהפחמן שנמצא באטמוספרה (פחמן דו-חמצני שנפלט מפעילות ביולוגית או בעת שריפת דלקי מאובנים או שריפות יער, למשל), מתמוסס בפני הים באוקיינוסים. תנועת הפחמן משלב זה מגוונת, וכוללת מספר מסלולים: דוגמה אחת לתהליך היא מצב בו באוקיינוס נצרך הפחמן על-ידי אורגניזמים פוטוסינטתיים שונים. לאחר שהאורגניזמים הללו מתים או אורגניזמים שניזונו מהם מתים, הם שוקעים לקרקעית האוקיינוס, חלק מהפחמן שהיה בגופם חוזר לגוף המים בתהליכי פירוק בקטריאלים שמתרחשים בדרך למטה, וחלקו שוקע עם שאריות הרקמה ועצמות האורגניזם (אם יש כאלה) ויוצר משקעים בקרקעית שבמהלך מיליוני שנים יהפכו לסלעי משקע. ככל הנוגע לשינוי האקלים, לתהליך זה יש השלכה חיובית: הפחמן ששוקע לקרקעית, נקבר והופך לסלע למעשה יוצא ממעגל הפחמן – כלומר, מתנתק מהאפשרות לחזור לאטמוספרה. התהליך של קבורת פחמן בקרקעית הים נקרא גם המשאבה הביולוגית- התהליכים הביולוגיים בעצם שואבים פחמן מפני הים שנמצאים באיזון עם האטמוספרה ושוקעים איתו לקרקעית שם הוא נקבר למשך מיליוני ואף מאות מיליוני שנים.
הפחמן הפצצתי במקרה הזה מלמד את החוקרים המון על תהליכים אוקיאנוגרפיים, ואף על השלכותיהם של ההשפעות האנושיות. "בעוד שההבנה עד היום היא שהסירקולציה התרמוהלינית, סירקולציה באוקיינוס בה זרם מים שמתחיל בצפון האוקיינוס האטלנטי נע דרומה ועולה בצפון האוקיינוסים ההודי והשקט, עומדת על כמה אלפי שנים, החוקרים מראים שגם באזורים מרוחקים ועמוקים של האוקיינוס, עדיין אפשר למצוא השפעה אנושית", מוסיף אנטלר. "כך שהסביבות האלה אולי אינן כל כך מרוחקות מאתנו וכנראה הרבה יותר פגיעות להשפעות אנושיות משחשבנו".