בראשית היה הים חומצי

לפי מודל חדש שפיתחו מדעני מכון ויצמן, האוקיינוסים הקדומים היו חומציים יותר בהשוואה להיום – ובכל זאת התאפשרו בהם חיים 

רבים מדברים כיום על העלייה ברמת החומציות של מי הים ועל הסכנות הכרוכות בכך, אבל האם הייתה תקופה בהיסטוריה של כדור הארץ שבה הים היה חומצי יותר? ד"ר איתי הלוי ממכון ויצמן למדע שלח מבט הרחק אל ההיסטוריה הקדומה של האוקיינוסים במטרה להבין כיצד חומציות מי הים יכולה להשתנות בתגובה לריכוז גבוה יותר של פחמן דו-חמצני באטמוספירה. לפי מודל שפיתח ד"ר הלוי – בשיתוף ד"ר אביב בחן מאוניברסיטת סטנפורד – בתקופה שבה החלו חיים על פני כדור הארץ, האוקיינוסים היו מעט חומציים, ורק בהדרגה נהפכו לבסיסיים יותר; המחקר התפרסם באחרונה בכתב-העת המדעי Science.

"לפני מיליארדי שנים השמש הייתה חלשה יותר, על אף שאין עדות לכך ששרר אקלים קר בהרבה מהיום. אנו מייחסים זאת לכך שבאטמוספירה שררו באותה התקופה רמות גבוהות יותר מאשר כיום של גז החממה פחמן דו-חמצני – וככל שהשמש התחזקה, התמעט הפחמן הדו-חמצני", מסביר ד"ר הלוי מהמחלקה למדעי כדור הארץ וכוכבי הלכת את התנאים שהשפיעו על רמת החומציות של האוקיינוסים הקדומים.

רמת החומציות או הבסיסיות נמדדת בסולם pH המקבל ערכים של 0-14; לפי סולם זה, הערך 7 משקף חומציות ניטרלית, כאשר ערכים נמוכים יותר הם חומציים, וגבוהים יותר – בסיסיים. ברמה של 8.2, האוקיינוסים כיום נמצאים ברמה מעט בסיסית. עם זאת, יש המזהירים מכך כי פליטות הפחמן הדו-חמצני משנות כיום את התמונה ומעלות את רמת החומציות של מי הים (כלומר, מורידות את ה-pH).

פחמן דו-חמצני ומים מייצרים חומצה פחמתית, כך שניתן להעריך כי האוקיינוסים הקדומים היו חומציים יותר בהשוואה להיום – בשל רמות גבוהות יותר של פחמן דו-חמצני באטמוספירה באותה התקופה. מצד שני, רמות גבוהות של פחמן דו-חמצני מייצרות גם גשם חומצי, שעשוי היה לגרום לבליה כימית של הקרום הסלעי של כדור הארץ – וכך לשטוף אל הים יונים שהיו יכולים לאזן את החומציות של הפחמן הדו-חמצני. אבל לא ברור איזה אפקט חזק יותר, ולכן מודלים קודמים להיסטוריה של חומציות מי הים העלו ממצאים סותרים.

"אבל מה כל זה אומר לנו לגבי המצב כיום? פליטות פחמן דו-חמצני כתוצאה משימוש בדלק ובפחם הן מהירות בהרבה, והאוקיינוסים – על היצורים החיים בתוכם – עלולים שלא להסתגל כל כך במהירות לשינויים אלה"  

המודל שפיתחו הלוי ובחן מביא בחשבון תהליכים שונים אלה ואת האופן שבו הם משפיעים על שטפי יונים אל הים ומחוצה לו. "באופן בסיסי ביותר, אנחנו מראים במחקר כי רמת החומציות של הים נשלטת לאורך ההיסטוריה הגיאולוגית על ידי כמה תהליכים פשוטים", מסביר ד"ר בחן. לפי מודל זה, אפקט ההחמצה הנובע מרמות גבוהות של פחמן דו-חמצני היה דומיננטי יותר, ולכן המודל מנבא כי באוקיינוסים הקדומים הייתה רמת pH נמוכה יותר מאשר כיום. עד כמה נמוכה יותר? לפי ד"ר הלוי, לפני 3-4 מיליארד שנים, רמת ה-pH של האוקיינוס היתה בין 6.0 ל-7.5 – משהו בין חלב פרה לדם בבני אדם. "ממצאים אלה נותנים לנו כמה רמזים על התנאים שבהם התפתחו חיים באוקיינוסים הקדומים", מוסיף ד"ר הלוי.  

"ככל הנראה, היו כאן מי ים חומציים יותר מכפי שהם כיום, ותחת תנאים אלה שיגשגו צורות חיים ראשוניות ומחזורים כימיים התאזנו", אומר ד"ר הלוי. "אבל מה כל זה אומר לנו לגבי המצב כיום? עלינו לזכור כי האיזון בין חומצות לבסיסים נשמר לאורך זמנים גיאולוגיים של מיליוני שנים. פליטות פחמן דו-חמצני כיום כתוצאה משימוש בדלק ובפחם הן מהירות בהרבה, והאוקיינוסים – על היצורים החיים בתוכם – עלולים שלא להסתגל כל כך במהירות לשינויים אלה. נכון כי בעוד כמה מאות אלפי שנים האוקיינוסים יחזרו לאיזון, אבל עד אז אנחנו חושבים שהאפקט של עלייה ברמות הפחמן הדו-חמצני והחמצת מי הים יזיק ליצורים הימיים ולסביבה הימית בכללותה. השאלה היא עד כמה".

לקבלת מידע נוסף, תמונות ולתיאום ראיונות:
משרד הדובר - מכון ויצמן למדע
08-9343856 news@weizmann.ac.il