איזוטופים מצומדים במשקעי מערות
הצד השני של עיסוקה המחקרי של אפק הוא אותם איזוטופים מצומדים, אבל ביבשה. הרבה מהמחקר של אקלים בעבר נעשה באוקיאנוסים, היא מבהירה, אבל בסופו של דבר, כחברה אנחנו חיים ביבשה ואם אנחנו רוצים לחזות מה יהיה האקלים בעתיד. הטמפרטורה הגלובלית היא אומנם דבר חשוב, אבל טמפרטורה אזורית חשובה לא פחות, כמו גם משטר המים. כדי להבין אותם צריך להסתכל על אקלים ביבשה.
מה הקושי בשחזור אקלים ביבשה?
אפק: "כשאנו מסתכלים על איזוטופים של חמצן, שהוא הכלי הקלאסי של שחזור אקלים, אז בים אנחנו מצליחים להסתדר עם כל מיני הנחות, אבל ביבשה זה קשה הרבה יותר, כי את הרכב מי הים ניתן להעריך, אך את ההרכב האיזוטופי של מי גשם או מי אגם קשה הרבה יותר להעריך בשל העובדה שהם תלויים במרכיבים ובתהליכים רבים יותר. כתוצאה מכך, הרכב זה גם משתנה יותר בזמן ובמרחב. לכן השימוש בסמן חדש לטמפרטורה שהרכב המים אינו פרמטר חשוב בו למדידה, חשוב במיוחד כשאנחנו עובדים ביבשה.
"הארכיון שאני עושה בו שימוש במחקר זה הוא משקעי מערות, נטיפים וזקיפים (ספלאוטמים). הגעתי לכך בשיחה בכנס עם מירה בר-מתיוס מהמכון הגאולוגי, שעובדת שנים רבות במערת שורק והיא מהדמויות המובילות בקהילת החוקרים של משקעי המערות ושחזור אקלים. עשינו עבודה ראשונית ב-2007 שבעקבותיה ראינו שמשקעי מערות אינם 'מתנהגים יפה' מבחינה גיאוכימית, דבר שלא היה ידוע קודם, אבל בערך באותו זמן חוקרים נוספים החלו לראות זאת".
כיצד המשכת את מחקר האיזוטופים המצומדים כדי לבצע שיחזור של אקלים ביבשה?
אפק: "חלק משמעותי מהעבודה המחקרית שעשיתי בשנים הבאות לאחר מכן, היה לנסות להבין את הגיאוכימיה של משקעי מערות, ומה משפיע על ההרכב האיזוטופי שלהם מלבד אקלים. כלומר, כאשר מסתכלים על רקורד של איזוטופים במשקעי מערות, כמה מהאות הוא שינוי אקלים וכמה מהאות הוא שינויים כימיים אחרים. המחקר שלי היום במעבדה מתעסק בעיקרו בהבטים שונים של השאלה הזאת.
"אנחנו עושים למעשה שילוב של עבודה ניסיונית במעבדה, יחד עם מדידה של דוגמאות מהשטח - דגימת מים ודגימת משקעי מערות מודרניים ומשקעי מערות עתיקים. הכוונה היא בסופו של דבר לבצע שחזור של האקלים ביבשה, אבל בדרך אנחנו צריכים להבין את הגיאוכימיה של הארכיון שאנחנו משתמשים בו".
חמצן 17 - סמן איזוטופי חדש
על איזה סמן איזוטופי חדש את עובדת כיום?
אפק: "אני ממשיכה לעבוד על איזוטופים מצומדים, אבל במקביל אני עובדת על סמן איזוטופי שהוא למעשה חדש לגמרי, שהתחיל לעבוד עליו הפרופסור בועז לוז, שפיתח עם צוותו שיטה למדידה של חמצן 17 בקרבונטים. חמצן 17 הוא איזוטופ נדיר יותר והוא סמן איזוטופי חדש שאנחנו מפתחים כיום. אימצתי את השיטה הזאת, ואני נעזרת בניסיון שיש לי בפיתוח של איזוטופים מצומדים כדי לנסות להבין איך עובד הסמן החדש הזה, בעיקר על-ידי ניסויי מעבדה.
"המטרה היא לעבוד עם הסמן החדש הזה ביבשה, ולהבין באמצעותו שינויים במשטר הגשם ובאידוי. בהקשר של משקעי מערות, אם יש תקופות שבהן הגשם מגיע לישראל ממקורות אחרים – כלומר, לא מסופות מהים התיכון אלא נניח יותר מכיוון דרום, או שהתנאים שבהם נוצרת סופה מעל הים התיכון משתנים - אזי בתקופות אחורה בזמן אני מצפה לראות זאת בשינויים של ערכי חמצן 17 במשקעי המערות.
"לעומת זאת, אם אני מסתכלת נניח על ים-המלח, אני מצפה לראות שינויים עם הזמן שקשורים לכמה אידוי יש מהאגם. ההבדל בתהליך קשור לארכיון שמסתכלים עליו. אם אני מסתכלת על משקעי מערות, אני מצפה שהם יהיו ארכיון לגשם ואם אני מסתכלת על אגם, אז הקרבונטים יהיו ארכיון למי האגם. בכל מקרה, חמצן 17 נותן מידע הידרולוגי שמשלים את המידע שאנחנו מקבלים מאיזוטופים מצומדים לגבי הטמפרטורה, יחד עם הסמן הקלאסי שהוא חמצן 18. ביחד הם אמורים לתת לנו תמונה כללית יותר של מקורות גשם, כמות גשם, כמות אידוי וטמפרטורה ולסגור ביחד את המעגל של אקלים-טמפרטורה-הידרולוגיה".
אפק מסתכלת אחורה על האקלים בעבר במטרה להסתכל קדימה לאקלים בעתיד. מבחינה גיאוכימית היא מנסה להבין את התהליכים של היווצרות הארכיון בהווה על-מנת להבין איך הוא משמר מידע אקלימי מהעבר. הסתכלות לאחור על אקלים בעבר מלמד אותנו, מסבירה אפק, איך עובדת המערכת האקלימית, ומאפשר להבין מה 'עובד' או 'לא עובד' במודלים שמשמשים לתחזית של האקלים בעתיד. הנתונים הגיאוכימיים נמצאים בבסיס של היכולת שלנו לשחזר מה היה האקלים בעבר ולבחון באמצעות הידע הזה את המודלים השונים.