How do we know what we know?
כדה"א נוצר לפני 9^10×4.54±0.5 שנים (ארבע וחצי מיליארד, פלוס מינוס חצי מיליארד), חיים הופיעו עליו לראשונה כנראה כבר לפני 4 מיליארד שנים ויצורים חיים בעלי שלד או עצמות הופיעו כנראה רק לפני 580 מיליון שנים.
לאורך ארבעים מיליון השנים האחרונות הטמפ' הממוצעות בכדה"א נמצאות במגמת ירידה והעולם הקרחוני שאנחנו חיים בו היום התחיל כנראה לפני קצת יותר מ-3 מליון שנים.
צפון הנגב היה מתחת לכ-800 מטר מים לפני ארבעים מליון שנה, משהו כמו עשרים מיליון שנים לפני כך הוא היה כמה וכמה מטרים מעל פני הים וחמש-עשר מיליון שנה קודם לכך הוא היה מספר מאות מטרים מתחת לפני הים...
איך לעזאזל יודעים את כל זה?
יש היום כמות מאוד (מאוד) מכובדת של כלים לחקר ההיסטוריה של כדה"א.
חלקם שנויים במחלוקת, חלקם מתוקפים יותר. הם נובעים מתוך מודלים פיזיקליים וכימיים, ניסויי מעבדה, אנלוגים מודרנים (מערכות טבעיות שקיימות היום והתנאים בהם דוגמים למה לתקופות אחרות בהיסטוריה של כדה”א), סטטיסטיקה ואקולוגיה.
אנחנו יודעים מתי נוצר כדה"א כי יש ברשותינו דוגמאות שגילן קרוב לגיל כדה"א (בעיקר מהירח). אנחנו יכולים לדעת מה הגיל שלהם, כנ"ל לגבי ההופעה הראשונה של החיים, אנחנו יכולים למצוא דברים שאפשר לתארך באופן מוחלט ביחד איתם. אנחנו יודעים שאיזוטופים מסויימים של יסודות מסויימים לא חודשו מאז שנוצרה מערכת השמש וקצב הדעיכה הרדיואקטיבית שלהם קבוע במידה מספיק אחידה כך שלאחר כיול ניתן להשתמש ביחס בין שני איזוטופים של אותו יסוד (לדוגמא יחס בין איזוטופ 39 ל-40 של ארגון) או בין איזוטופ שדועך לאיזוטופ שנוצר (לדוגמא יחס בין איזוטופים של אורניום לאלו של עופרת). ברור שזה לא עד כדי כך פשוט, המדידה נעשית על גביש בודד ממינרל מסויים, שצריך להיות שמור ושלם, לא לעבור התכה או בליה מאז שנוצר, ואז צריך לשבת ולעבד את הממצאים כדי לוודא שהגיל אכן אמיתי - לא פשוט, אבל לא יותר מדי מסובך.
יש די הרבה דרכים לדעת מה היו הטמפ' בשלב מסויים בהיסטוריה. היחס בין מגנזיום לסידן בשלד של הרבה יצורים תלוי בטמפ' המים שהם חיו בהם, יחסים של קומפלקסים איזוטופיים (צימודים של זוגות איזוטופים) של חמצן (פעם השתמשו פשוט ביחס בין איזוטופ 16 ל-18. זה עובד במקרים מאוד מסויימים, אבל היחס הזה מושפע מיותר מדי פרמטרים כדי להיות מספיק אמין), יחסי התפוצה של מלוקולות אורגניות מסויימות או היחס בין המינים השונים של היצורים בעלי השלד שחיו אז (מורכב, בעייתי ויותר איכותי מכמותי, אבל עובד).
ככול שאנחנו עולים ברזולוציה של השאלה שאנחנו מנסים לבדוק, הכלים הופכים פחות מדוייקים. איך אנחנו יודעים מה היה עומק המים בנגב לפני 40 מיליון שנים?
יש שאלה אחרת שצריך לשאול קודם. איך אנחנו יודעים שסלע מסויים בנגב הוא בן 40 מיליון שנה? השיטות האיזוטופיות שהזכרתי קודם, יש איתן בעיה - הן עובדות רק על סלעים שנוצרו מתוך מגמה. רוב הסלעים בארץ הם סלעי משקע, זה אומר שהם נוצרו או משקיעה כימית מתוך מים, או מהשקעה ביולוגית או מהשמדה והשקעה מחדש של השאריות של סלע קדום יותר (ובמקרים מסויימים, השמדה והשקעה מחדש של אותן שאריות, ישנם סלעים בארץ שהם מחזור שלישי ורביעי של סלעים קדומים יותר). ישנן שיטות איזוטופיות שעובדת על סלעי משקע (כמו ברליום 10 או אלומניום 26) אבל הן מוגבלות לסלעים הרבה יותר צעירים.
בהעדר שעונים מוחלטים, האפשרות היחידה היא שעונים יחסיים. שעון יחסי, בהקשר הזה, הוא משהו שנותן אינטרוול, לא זמן מוחלט. האינטרוול הזה מוגדר כפרק זמן מסויים, בהתאם למקרים שבהם אפשר לכייל אתו ביחס לשעונים מוחלטים, לעיתים דרך שעונים יחסיים אחרים. המוצלחים בניהם, הם מאובנים.
הרעיון הוא כזה: מינים נכחדים, מינים מופיעים, יש מינים שמופיעים ולא הולכים לשום מקום, אבל הם הופיעו בנקודה מסויימת בזמן, מינים אחרים נעלמו. אבל יכול להיות שלא נמצא את הפעם האחרונה או הראשונה שמין מופיע, יכול להיות גם שנמצא אותו במקום אחר ממה שהוא אמור להיות. אז בדרך כלל כדי לקבל גיל אמין, מצרפים כמה ביחד ומייצרים משהו שנקרא zone שהוא פרק הזמן שיצוריים מסויימים חיו בו (שוב, אני מפשט, אפשר להגדיר zone גם עם מין אחד או בלי אף מין אלא כאינטרוול בין הכחדה של מין להופעה של אחר וכו'). את הגבולות של האיטרוול, בדרך כלל מנסים לנעוץ ביחס לגיל מוחלט, אם זה לא אפשרי (כי לפעמים הרזולוציה של השיטה הזאת יותר גבוהה מהדיוק של הגיל המוחלט), אז מוצאים משהו שאפשר לחשב את הגיל שלו באמצעות אינטרפולציה ומכיילים ביחס אליו.
בערך רבע מהנגב מכוסה בסלעים שגילם הוא פחות או יותר ארבעים מיליון שנה (הסלעים הלבנים הרכים, חלק מהם לפחות, באופן רשמי מה שנקרא תצורת מטרד וחורשה, בפועל כנראה שצריך לעשות שם סדר), כשבודקים ממה הסלעים האלו מורכבים, כמעט הכל מאובנים של ים פתוח ועמוק (קקוליטים, פורומניפרים פלנקטים ויצורים מקרוסקופים שחיים בגוף המים ומייצרים מאובנים) והמופע הזה, של סלעים שמורכבים ממאובנים של ים פתוח ועמוק מגיע עד לאמצע מצרים - כלומר, שגם אם עומק המים פה ושם היה אותו דבר (מה שלא סביר), החוף היה מאות קילומטרים מפה. נוסף על כך, יש כמה מאות מטרים של סלעים כאלו. אז גם אם נתעלם לרגע מסביבת המחיה של היצורים שאנחנו מוצאים, היה צריך בור של כמה מאות מטרים כדי שיהיה אפשר למלא אותו בכמות כזאת של סלע (אם נוצר יותר סלע משיש מקום לשים אותו, חלק ממנו יזוז לאיפה שיש מקום). החיבור של עובי הסלע, המאובנים, תפוצת הסלעים מהסוגים השונים והמרחק לחוף מאפשרים לחשב את עומק המים.
הזיהוי של אינטרוול של חשיפה הוא פשוט יותר, אין סלע שנוצר, וחלק מהסלע שאמור להיות - הוסר (אם אין מקום, החומר יזוז לאיפה שיש).
עד כאן, על קצה המזלג, קצת רקע לאיך מגיעים לחלק מהטענות בנוגע להיסטוריה של כדה"א.
ותודה ליואב שהועיל בטובו לעבור על הטקסט ולהעיר לי על מה לא ברור.