[עושים היסטוריה] 252: איך גילה המדע את גילו של כדור הארץ

השאלה 'מהו גילו של כדור הארץ' מעוררת סדרה של שאלות מורכבות נוספות: האם הייתה לכדור הארץ התחלה, ואם כן מי או מה יצרו אותו? המדענים התחבטו בשאלות הללו במשך שנים, עד שמטאוריט טועה סיפק להם את התשובה.

00:00 / 01:04

להורדת הפרק

לרשימת הפרקים המלאה

הרשמה לרשימת תפוצה בדוא"ל | אפליקציית עושים היסטוריה (אנדרואיד) | iTunes

איך גילה המדע את גילו של כדור הארץ

כתב: רן לוי

ישנן שאלות פשוטות-לכאורה, שכשאתה מנסה לענות עליהן – אתה מגלה שבעצם, הן מסתירות מאחוריהן מורכבות די גדולה. למשל, 'איך באים ילדים לעולם?' או 'אבא, למה העיניים שלך כל כך אדומות?'. גם השאלה 'מהו גילו של כדור הארץ?' מסתירה מאחוריה מורכבות גדולה שכזו. כשנגשו ראשוני החוקרים לנסות ולענות עליה באופן מדעי, הם גילו עד מהרה שכדי לעשות כן – עליהם לענות קודם כל על סדרה של שאלות קשות אחרות שכל אחת מהן היא עולם ומלואו. למשל, האם בכלל הייתה התחלה לכדור הארץ, ואם הייתה התחלה – כיצד הוא נוצר? מדוע נראה עולמנו כפי שהוא נראה היום, והאם בעבר היה נראה אחרת? שאלות אלה משכו אליהן חוקרים ממגוון רחב של דיסיפלינות מדעיות: אסטרונומיה, גיאולוגיה, ביולוגיה, כימיה, פיזיקה ועוד – ואל הקלחת הזו נשאבה, כמובן, גם התאולוגיה הדתית, שהזריקה לתוך הדיון מימד שונה ונפיץ במיוחד של מורכבות.

אנחנו במדבר של אריזונה, בארצות הברית. הרוח שאתם שומעים ברקע היא מכיוון שאני עומד על צוק די גבוה, בקצה הצפוני של מכתש ענק. שמו הרשמי של המקום הזה הוא 'מכתש ברינגר' (Barringer) – אבל כולם קוראים לו 'מכתש המטאור'. לפני חמישים אלף שנים פגע כאן אסטרואיד גדול, והשאיר אחריו מכתש עצום, בקוטר של כמעט שני קילומטרים ובעומק של מאה ושבעים מטרים.

מכתש המטאור הוא אתר תיירות מפורסם למדי ויש כאן כמה וכמה אנשים סביבי בנקודת התצפית, אבל לא זו הסיבה שאני פה. אני כאן כיוון שבנקודה זו, בלב המדבר, נמצאה התשובה לשאלה שסיקרנה מלומדים עוד בימי יוון העתיקה: בן כמה כדור הארץ? אני מניח שזה נשמע קצת מוזר. מה הקשר בין סלע גדול שהגיע מחגורת האסטרואידים, אי שם בין מאדים וצדק, לשאלת גילו של כדור הארץ? עוד נגלה.

ההגמון ג'יימס אושר

עד סביבות המאה ה-16, וגם לא מעט שנים לאחר מכן, התשובה המקובלת לשאלת גילו של כדור הארץ הייתה כששת אלפים שנה, והיא הייתה לקוחה, כמובן, מתוך ספרי הקודש. אבל זו תהיה טעות לחשוב שהתאולוגים שעסקו בנושא היו כולם אנשי דת פנאטים שקיבלו את הכתוב בספר בראשית כלשונו, ולא הסכימו להביט ימינה או שמאלה. חלק לא מבוטל מהם היו אנשים מבריקים שהשקיעו לא מעט מחשבה בעניין – אך לרוע מזלם, המסגרת המחשבתית שלתוכה גדלו לא הייתה בשלה מספיק כדי לאפשר להם להגיע לתשובה הנכונה. כפי שעוד נראה בהמשך, הדפוס הזה של חוקרים מבריקים המסתמכים על הנחות יסוד שגויות – יחזור על עצמו שוב ושוב לאורך השנים.

הדוגמה הבולטת ביותר לדיכוטומיה הזו היא זו של ההגמון האירי ג'יימס אושר (Ussher). כשסופרי מדע פופולרי מודרנים, כמוני, רוצים להדגים עד כמה הייתה החשיבה הדתית נחשלת ונוקשה בימים עברו, הם נותנים את הדוגמא של ההגמון אושר שבשנת 1650 הגיע למסקנה שכדור הארץ נוצר בעשרים ושלוש באוקטובר, שנת 4004 לפני הספירה, בשעה שש בערב. שש בערב! הה! איזה אידיוט! נכון?

אז בואו נעשה צדק עם ג'יימס אושר. נכון, הוא היה איש דת, ראש הכנסיה האנגלו-אירית, אבל קריאה בביוגרפיה שלו מגלה שאושר היה יותר חוקר ומלומד מאשר איש דת, וכנראה העדיף לכתוב ספרי היסטוריה מאשר לנהל טקסים דתיים. למעשה, אושר כלל לא ניסה למצוא את התאריך והשעה המדוייקים שבהם נוצר העולם. התשובה שנתן הייתה חלק מתוך מחקר שאפתני בהרבה: הוא ניסה ליצור כרונולוגיה שלמה של כל ההיסטוריה האנושית, או לפחות ההיסטוריה של אירופה והמזרח הקרוב – מראשית הזמן ועד ימיו. ספר בראשית נותן כרונולוגיה לא רעה בכלל מאדם וחווה ועד תקופתו של שלמה המלך, פחות או יותר – אבל זה רק חלק קטן יחסית מתוך ההיסטוריה האנושית כולה. כדי להשלים את התמונה, אושר נעזר במגוון רחב מאד של מקורות היסטוריים – שרובם היו חוץ מקראיים, וחלקם הגיעו בכלל מתרבויות של עובדי אלילים כגון הפרסיים, היוונים והרומאים. אושר הצליב את הכרונולוגיות השונות באופן מתודי ויסודי כדי לגלות מתי עלה כל מלך על כסאו ומתי התחוללו קרבות מפורסמים, והתוצאה הייתה כרונולוגיה היסטורית מקיפה ומדוייקת למדי ביחס למקובל בתקופתו. לכל כרונולוגיה יש, כמובן, נקודת התחלה, וזה התאריך אליו הגיע ההגמון במחקריו.

במילים אחרות, מסקנותיו של ההגמון אושר לא היו מבוססות על טיעונים דתיים בלבד, כי אם על מחקר היסטורי מקיף למדי – והוא השתמש בכלים הטובים ביותר שעמדו לרשותו במסגרת המחשבה המקובלת לזמנו. לרוע מזלו של ההגמון השקדן, הנחות היסוד שלו – שכדור הארץ נברא על ידי האל ושהתיאורים בספר בראשית משקפים מציאות היסטורית – היו שגויות ולכן הביאו אותו למסקנה שגויה. אבל הוא לא היה יוצא דופן ביחס לתקופתו. גם אייזיק ניוטון והאסטרונום יוהנס קפלר ערכו מחקרים דומים, וגם הם הגיעו לתשובות דומות למדי לאלו של אושר.

אבל היו גם מלומדים שניסו לפרוץ את המסגרת המחשבתית התיאולוגית, והצביעו על חוסר התאמה בין התיאורים התנ"כים והעדויות בשטח. ליאונרדו דה-וינצ'י, לדוגמה, חקר מאובני קונכיות שנתגלו במרחק גדול מאד מהים. ההסבר המקובל לתופעה הזו היה שהקונכיות נישאו למרחק על ידי השיטפון הגדול של המבול של נוח – אבל דה-וינצ'י פקפק בו. כך כתב באחת ממחברותיו:

"אם השיטפון נשא את הקונכיות למרחק של שלוש מאות וארבע מאות מייל מהים, הוא היה נושא אותן יחד עם עצמים טבעיים אחרים בערבוביה גדולה. אבל אפילו במרחק כה גדול מהים, אנחנו רואים את הצדפות צמודות זו לזו [במושבות], וגם שאר היצורים הימיים [המאובנים] מקובצים יחד. [מאובנים של] קונכיות [שמטבען חיות] בנפרד זו מזו, התגלו רחוקות אחת מהשניה – ממש כפי שאנחנו מוצאים אותן בימינו בחוף הים."

התעוררותו של המחקר המדעי במאה ה-17 הביאה לכך שיותר ויותר חוקרים יצאו לשטח וערכו תצפיות גיאולוגיות, אבל ממש כמו ההגמון אושר – הפרשנות שנתנו לממצאים שחשפו הייתה מבוססת על מסגרת מחשבתית שהייתה עדיין דתית בעיקרה. למשל, הדיפלומט הצרפתי בנואה דה מאִילֶה (De Maillet), שבמסגרת מסעותיו המדיניים ביקר בערים רבות סביב הים התיכון ובפרט בערי נמל עתיקות כגון אלכסנדריה וקרתגו. דה מאילה, שהיה גם גיאולוג חובב, הבחין שרציפי הנמל בערים עתיקות אלה היו גבוהים בכמה וכמה מטרים מעל מפלס הים הנוכחי – ומכאן הסיק שמפלס הים התיכון בימי קדם היה גבוה יותר מבהווה. המדידות שערך לימדו אותו שמפלס הים ירד בקצב ממוצע של כעשרה ס"מ בכל מאה שנים.

דה מאילה יצא מתוך הנחה שהמבול התנ"כי כיסה את פסגות ההרים הגבוהות ביותר – כאמור, הנחה מקובלת בתקופתו – וחישב כמה זמן לקח לים התיכון להגיע למפלס הנוכחי שלו. התשובה? כשני מיליארד שנים. המספר הזה עמד, כמובן, בסתירה מוחלטת לתיאור המילולי של הבריאה בספר בראשית – ולכן אפשר גם להבין מדוע חשש דה מליאה שפרסום מסקנותיו יכעיס את הכנסייה ויפגע בקריירה הדיפלומטית שלו. הוא כתב את הדברים בספר שיצא לאור רק עשר שנים אחרי מותו, וגם אז – הספר נכתב כיצירה בדיונית: דו-שיח בין מיסיונר צרפתי ומלומד הודי בשם תליאמד (Telliamed, שזה 'דה מאליה' בצרפתית, במהופך) השוטח בפני המיסיונר את תגליותיו.

קטסטרופיזם

במרוצת השנים, ככל שהתקדמו המדע והחשיבה הרציונלית, הלכה והתפוגגה האחיזה שהייתה לדת על הלך המחשבה של המדענים. יותר ויותר חוקרים העזו לפרסם ברבים השערות שהטילו ספק בהנחת המוצא לפיה כדור הארץ הוא בסך הכל בן 6000 שנה. למשל, חוקר צרפתי בשם ג'ורג' לואי קומטה דה בופו (De Buffon) ששיער שכדור הארץ נוצר כשכוכב שביט שפגע בשמש קרע ממנה פיסות חומר גדולות. דה בופו הכניס כדורי ברזל גדולים לכבשן וחימם אותם עד שזרחו באור לוהט, ומדד כמה זמן לקח להם להתקרר לטמפרטורת החדר. את הנתון הזה השליך על כדור בגודל כדור הארץ, והגיע למסקנה שחלפו שבעים וחמישה אלף שנים מאז נפרד כדור הארץ מהשמש: תוצאה שגויה, כמובן, אבל מהפכנית מעצם העובדה שדה בופו הגיע אליה מתוך ניסוי מדעי וחישוב מתמטי, בניגוד לקריאה בספר בראשית ומחקר היסטורי. חוקרים אחרים הציעו רעיונות מקוריים אחרים, כמו למשל חישוב הזמן שלקח לים להפוך למלוח בעקבות מינרלים שהביאו אליו הנהרות.

כעת, כשכבר לא היו כבולים לתאולוגיה, ניסו המדענים למצוא הסברים אחרים לשאלות יסודיות בתחום הגיאולוגיה, כגון – איך נוצרו ההרים והעמקים? לתשובות לשאלות האלה תהיה השלכה ישירה גם על שאלת גילו של כדור הארץ, כמובן. בשלב זה, כפי שקורה לא מעט בעולם המדע, נחצו החוקרים לשני מחנות עיקריים, שכל אחד מהם תמך בהסבר אחר: ה'קטסטרופיסטים' וה'יוניפורמיסטים'.

אחד המדענים הבולטים של מחנה הקטסטרופיסטים היה הצרפתי ג'ורג' דה קובִייֵה (De Cuvier), המוכר יותר בתוארו 'הברון דה קובייה'. דה קובייה חי בימי המהפכה הצרפתית, תקופה סוערת במיוחד בדברי ימיה של צרפת שבמהלכה כמה וכמה מהמדענים הצרפתיים הדגולים ביותר, כדוגמת אנטואן לבואייזה למשל, סיימו את חייהם מתחת לגיליוטינה. מבחינה זו, עצם העובדה שדה קובייה הצליח להחזיק במשרה ציבורית כמפקח על החינוך במשך עשרות שנים, תחת שלושה משטרים שונים – הממשלה המהפכנית הרצחנית, האימפריה של נפוליאון והמשטר המלוכני שאחריו – ועדיין למות בשלווה במיטתו, היא לכשעצמה הישג שאסור לזלזל בו.

אבל פרט ליכולת השרידות המופלאה שלו, דה קובייה נחשב גם למומחה הגדול ביותר של ימיו לאנטומיה של בעלי חיים. הוא זה שתרם, יותר מכל מדען אחר, להשתרשות הרעיון של 'הכחדות' בחשיבה המדעית: דהיינו, ההבנה שחלק מהמאובנים שמתגלים בקרקע שייכים לבעלי חיים קדומים שנכחדו ברבות השנים. בעקיפין, ההכרה בכך שהיו המון מיני בעלי חיים שנכחדו לאורך ההיסטוריה עזרה מאד למדענים להשתחרר מהתפיסות המוקדמות לפיהן כדור הארץ הוא רק בן 6000 שנה.

כאמור, דה קובייה לא היה גיאולוג בהכשרתו אבל העיסוק במאובנים הביא אותו לקחת חלק גם במחקר הגיאולוגי. הוא האמין שכדור הארץ נמצא במצב יציב וקבוע במשך רוב רובו של הזמן, ומדי פעם מתרחש איזה אירוע פתאומי ואלים – התפרצות הר געש, רעידת אדמה חזקה וכו' – שבבת אחת מרים הרים וחורץ עמקים, וגם גורם באותה ההזדמנות להכחדתם הפתאומית של מינים רבים של בעלי חיים וצמחים. זו היתה תמצית הרעיון של 'קטסטרופיזם', שהיה פופולרי למדי בקרב החוקרים בתחילת המאה ה-19. אחת מאותן קטסטרופות פתאומיות הייתה, כך האמין דה קובייה, שטפון גלובלי אדיר – מעין צונאמי כלל-עולמי.

אני יודע על מה חושבים: המבול של נוח. איזה עוד שטפון גלובלי אנחנו מכירים? אבל דה קובייה לא היה אדם דתי – או בכל אופן, לא דתי אדוק – וההשערה שלו לגבי השטפון הגלובלי לא בהכרח הייתה קשורה למבול התנ"כי. כמו רבים אחרים בזמנו, דה קובייה היה מודע לכך שתיאורים אודות מבול או שיטפון גדול מופיעים לא רק בתנ"ך היהודי, אלא במגוון רחב מאד של תרבויות עתיקות אחרות – מהודו ועד סין. אם כל התרבויות האלה מזכירות שטפון גדול, שיער דה קובייה, הרי שיתכן מאד שבאמת התרחש אירוע קטסטרופלי שכזה אי שם בראשית ימי ההיסטוריה, אירוע שהשאיר אחריו שברי זכרונות ומיתוסים בכל רחבי העולם. זה לא חייב להיות שיטפון מעשה ידי האל, ובטח ובטח שהוא לא התרחש לפני כמה אלפי שנים ספורות – אבל בכל זאת, שיטפון גדול.

בהתחשב בידע המדעי באותה התקופה, הקטסטרופיזם הייתה תיאוריה מדעית סבירה ולגיטימית. אף אחד לא אמר שאם ההרים הם תוצאה של אירועים אלימים ופתאומיים, אזי מה שכתוב בספר בראשית הוא בהכרח נכון, ושכדור הארץ חייב להיות בן 6000 שנה. אדרבא: אולי כדור הארץ קיים מיליארד שנים, ומדי כמה מיליוני שנים מתחולל שטפון אדיר או רעידת אדמה. מי יודע.

הבעיה הייתה שאחרי מותו של דה קוביה בשנת 1832, הרבה תיאולוגים נוצרים שלא היו מוכנים לוותר על הרעיון של הבריאה האלוהית, 'חטפו' את הרעיונות של דה קובייה ועיוותו אותם לצרכיהם. חלק מהתרגומים לספריו של דה קובייה, ובמיוחד התרגום לאנגלית – לא תורגמו בצורה אותנטית אלא עיוותו את דיעותיו כדי ליצור את התחושה שדה קובייה תמך בתיאור התנ"כי של המבול של נוח ובבריאה האלוהית בכלל, ומכאן שגם האמין שכדור הארץ הוא רק בן 6000 שנה. אבל במאה ה-19, כאמור, היו חוקרים רבים – ובמיוחד באנגליה ובסקוטלנד – שכבר לא היו מוכנים לקבל את סיפור הבריאה התנ"כי, והעיוות הזה יצר לדה קובייה תדמית לא מוצדקת של מדען שמרן ו'מאובן'. רק במאה העשרים חזרו היסטוריונים אל כתביו המקוריים של דה קובייה והשיבו לו חלק מהכבוד המדעי שהגיע לו בזכות מחקריו פורצי הדרך.

יוניפורמיזם

הקטסטרופיזם היה, כאמור, צד אחד בויכוח המדעי לגבי אופיים של השינויים בעברו של כדור הארץ. הצד הנגדי הייתה ההשערה לפיה רוב הנוף שאנחנו רואים סביבנו נוצר לא על ידי אירועים אלימים ופתאומיים, אלא בעקבות תהליכים איטיים מאד שמתחוללים לאורך מיליוני שנים. התאוריה הזו מכונה 'יוניפורמיזם', מלשון Uniform, 'אחיד': תהליכים איטיים שמתרחשים בקצב אחיד וקבוע.

שורשיו של היוניפורמיזם נמצאים במאה ה-17, בעבודתו של ביולוג דני בשם ניקולאס סטנו (Steno). ב-1666 תפסו שני דייגים איטלקים כריש גדול, וסטנו זכה לקבל לרשותו את ראשו של הכריש. הוא בחן את הגולגולת ואת שאר המאפיינים האנטומיים – אבל במיוחד משכו את תשומת ליבו שיניו של הכריש. השיניים המשולשות והמשוננות הזכירו לסטנו סוג מסוים של סלעים נדירים שזכו לכינוי 'סלעי לשון' (Tongue Stones) על שום צורתם המשולשת. איש לא ידע להסביר בוודאות מה מקורם של הסלעים האלה, וסטנו שיער שאולי סלעי הלשון הם למעשה שיני כריש מאובנות. זו לא הייתה השערה מקורית לגמרי: היו חוקרים שהעלו את האפשרות הזו עוד קודם – אבל היא הביאה את סטנו לחשוב על האופן שבו הפכו השיניים לסלעים מאובנים. הוא מצא את עצמו נמשך לתחום הגיאולוגיה, ובשנים הבאות חקר את האופן שבו נוצרות שכבות סלעים: שכבות אופקיות של סלעים שונים שמונחות זו על גבי זו, כמו שכבות בעוגת קרם. אפשר למצוא את התופעה הזו במקומות רבים בישראל, כגון במצוקי מדבר יהודה.

המסקנה אליה הגיע סטנו היא ששכבות סלעים נוצרות בתהליך של 'השקעה': חלקיקי חומר שצפים במים שוקעים לקרקעית, נדחסים ומתקשים – וכך הופכים לסלעים מוצקים. אם בהמשך ישקעו לקרקעית חלקיקים מסוג אחר, נקבל שתי שכבות צמודות של סלעים מסוגים שונים.

שנים ספורות לאחר שפרסם את התיאוריה שלו לגבי הווצרותן של שכבות גיאולוגיות, חזר סטנו בתשובה והפך לכומר נוצרי. הקריירה החדשה שלו הייתה מוצלחת למדי וכיום סטנו בדרך להפוך לקדוש רשמי של הכנסיה הקתולית. ההתפתחות הזו אירונית במיוחד לאור העובדה שדווקא התיאוריה שלו הייתה אחד המסמרים החשובים בארון הקבורה של תיאור הבריאה האלוהי: ברור למדי שתהליכי השקיעה וההתקשות שתיאר ניקולאס סטנו לא יכולים להתרחש בתוך מאות או אפילו אלפי שנים. כדור הארץ חייב להיות עתיק בהרבה כדי שייווצרו שכבות הקרקע הרבות שהגיאולוגים מצאו בחפירותיהם.

מי שלקח את הרעיונות של סטנו ובנה מהם תיאוריה שלמה ומקיפה יותר היה ג'יימס האטון (Hutton) שנולד בסקוטלנד ב-1726. אנחנו נמצאים עכשיו בים, לא רחוק מהחוף של סקוטלנד ומלשון יבשתית צרה בשם Siccar Point. סיקאר פוינט היא סוג של אתר עליה לרגל עבור הגיאולוגיים: תיכף תבינו למה.

האטון למד רפואה וכימיה, ובשלב מסוים קיבל מאביו בירושה שתי חוות משפחתיות גדולות. הוא ניהל אותן במשך ארבע עשרה שנה, ובשנים שבילה בחוות נחשף לאופן שבו גשם, רוחות וזרימת נחלים מסוגלים לשחוק את הקרקע החקלאית ולשנות באופן הדרגתי את הנוף המקומי. ההכרות הזו עם תהליכי שחיקת הקרקע הביאה אותו לחשוב על האפשרות שתהליכים גיאולוגיים איטיים וארוכי שנים מסוגלים לשנות, אולי, גם את הנוף של כדור הארץ כולו. האטון הכיר את רעיונותיו של ניקולאס סטנו לגבי תהליכי היווצרותן של שכבות גיאולוגיות. הוא הרחיב אותם וטען כי חום ולחץ שמקורם בליבה הלוהטת של כדור הארץ הם האחראים להיווצרותו של הנוף הגיאולוגי. בטבע, טען האטון, ישנו מחזור טבעי: סלעי משקע נוצרים בקרקעית הים באמצעות תהליכי השקיעה והדחיסה שתיאר סטנו, ואז נדחפים כלפי מעלה על ידי כוחות וולקניים כבירים המתפרצים מבטן האדמה. כשסלעי המשקע נחשפים למים ולרוח, הם נשחקים ומתבלים בהדרגה – ואז חוזרים אל הים כחלקיקים זעירים, ושוקעים אל הקרקעית כדי להפוך לסלעים חדשים וחוזר חלילה.

להאטון לא הייתה הוכחה חותכת לצדקתו: ההשערות שלו היו מבוססות על הכרותו האישית עם תהליכי השחיקה של אדמה חקלאית ועל תיאורים שמצא במאמרים של גיאולוגים אחרים. ובכל זאת, הוא היה מספיק בטוח בעצמו כדי להציג את התיאוריה שלו בשנת 1785 בפני חברי החברה המלכותית הסקוטית, גוף מדעי שהוא היה אחד ממייסדיו. רק לאחר שפרסם את התאוריה שלו הוא יצא לשטח, ובמשך שלוש שנים סייר ברחבי סקוטלנד, תר אחר תצורה גיאולוגית שתדגים בצורה טובה את המחזוריות הטבעית שצייר בדמיונו.

הוא מצא את הדוגמא שביקש כאן, בנקודה שמולה אנחנו נמצאים: סיקאר פוינט.

כאמור, סיקאר פוינט היא לשון יבשתית צרה שבוקעת מהחוף אל תוך הים, ולאורך השנים שחקו הגלים את הסלעים ויצרו מצוק חשוף. חלקו התחתון של המצוק עשוי משכבות כמעט אנכיות של סלע אפור בהיר, שמעליהן מונחות שכבות אופקיות של סלעים אדמדמים. דמיינו לעצמכם עוגה שהחלק התחתון שלה עשוי מביסקוויטים עומדים, כמו ספרים על מדף – ומעליהם יש שכבות של קרם שמכסות אותם כמו גג עבה.

ג'יימס האטון, ממש כמונו, שט בסירה עם שניים מחבריו מול סיקאר פוינט וראה את תצורת הסלעים במצוק החשוף. הוא היה בשמיים: התאוריה שלו הסבירה את מה שראו עיניו באופן מושלם. הסלעים האפורי ם נוצרו בקרקעיתו של ים קדום בתהליך של שקיעה הדרגתית, ובמקור היו מונחים בצורה אופקית. בשלב מסוים דחפו כוחות תת-קרקעיים את שכבת הסלעים האפורים כלפי מעלה, תוך כדי שהם מקמטים אותם ומעמידים אותם בצורה אנכית. בשלב זה החל תהליך נוסף של שקיעה שיצר את שכבת הסלעים האדמדמים שכיסו את הסלעים האפורים. זו הייתה ההוכחה שחיפש.

המאפיין החשוב ביותר של רעיונותיו של האטון, לעניינו, הוא שכל התהליכים האלה לוקחים המון המון זמן. כדי שיווצר מצוק כמו המצוק של סיקאר פוינט, למשל, צריכים לחלוף מיליוני שנים רבות שבהם נוצרים הסלעים בקרקעית הים ואז נדחפים למעלה ס"מ אחרי ס"מ עד שהם מתרוממים מעל פני המים. כשמדובר בהרים גבוהים, התהליך הזה לוקח אפילו עוד יותר זמן!

המשמעות של התיאוריה של האטון לגבי עתיקותו של כדור הארץ הכניסה אותו ואת חבריו להפלגה למצב רוח פילוסופי-משהו. כך כתב אחד מעמיתיו להפלגה על הרגע שבו הבינו כולם שהאטון צודק, ושכדור הארץ עתיק בהרבה משאי פעם מישהו העז לשער.

"חשנו שאנחנו נישאים אחורה אל הזמן שבו הסלעים האלה היו בתחתית הים […] המוח מסתחרר מהמחשבה על תהומות הזמן. ובעוד שאנו מאזינים במסירות ובהערצה לפילוסוף [האטון] שפרס בפנינו את הסדר שבו התגלגלו אירועים נפלאים אלה, הבנו עד כמה יכולה להרחיק ראות התבונה, אפילו מעבר להיכן שהדימיון מעז להגיע."

כאן, בסיקאר פוינט, נולדה הגיאולוגיה המודרנית והמדענים החלו להבין עד כמה באמת עתיק עולמנו. נדרשו עוד כמה עשרות שנים עד שהרעיונות של האטון התקבלו במלואם בקרב הקהילה המדעית, ותיאוריית היוניפורמיזם דחקה את רגליה של הקטסטרופיזם. עיקר הקושי היה טמון בעובדה שלמרות שתהליכי שחיקה של סלעים והשקעה של סלעים חדשים מתרחשים סביבנו כל הזמן – אנחנו לא יכולים לחוש בהם בגלל האיטיות המופלגת שלהם ומשך חיינו המוגבל. בנוסף, ג'יימס האטון היה סופר די גרוע והתקשה לנסח את הרעיונות שלו כך שהמדענים האחרים יבינו על מה הוא מדבר. גיאולוג אחר בשם צ'ארלס לייל (Lyell) פרסם ב-1830 סקירה מקיפה וברורה יותר של הרעיונות של ג'יימס האטון והוסיף עוד כמה רעיונות חדשניים משלו, ובזכותו תפסה התאוריה הזו אחיזה איתנה בחשיבה המדעית. אגב, מעניין לציין שבשנים האחרונות חזרו הרעיונות הקטסטרופיסטיים לאופנה: כיום אנחנו יכולים להצביע גם על אירועים אלימים ופתאומיים שהייתה להם השפעה לא מבוטלת על עולמנו, כגון פגיעות אסטרואידים והתפרצויות הרי געש גדולות במיוחד.

היוניפורמיזם קיבע אצל המדענים את ההבנה שכדור הארץ חייב להיות עתיק מאד: המחזוריות של שקיעה, יצירת סלעים, התרוממות, בלייה ושקיעה מחדש חוזרת על עצמה שוב ושוב לאורך עידנים אינספור – מה שהאטון כינה 'זמן עמוק' (Deep Time). אבל היוניפורמיזם לא ענה על השאלה מהו גילו של הארץ. ההפך הוא הנכון: ההבנה שישנה כאן מחזוריות רבת-שנים העלתה את האפשרות שלכדור הארץ מעולם לא הייתה נקודת התחלה כלשהי! במילותיו של האטון –

"המסקנה מחקירה פיזיקלית זו היא שאיננו מוצאים שום זכר לראשית, שום סיכוי לאחרית."

לורד קלווין

האפשרות שכדור הארץ התקיים ויתקיים לנצח נצחים לא קסמה להרבה חוקרים. במידה מסוימת, זו הייתה חזרה לרעיונות העתיקים של אריסטו שטען שהיקום הוא נצחי, אינסופי וסטטי – בלתי משתנה. המלכה הבלתי מעורערת של המדע במאה ה-19 הייתה הפיסיקה, ופיזיקאים רבים ניסו לחשב את גילו של כדור הארץ מתוך תגליות ורעיונות פיזיקליים שצמחו באותה התקופה. אחד מהם היה וויליאם תומסון, המוכר יותר בכינוי 'לורד קלווין': קלווין היה הפיזיקאי המוכר והמפורסם ביותר של ימיו, בעיקר בזכות הצלחות הנדסיות מעוררות השראה כגון מבצע הנחת כבל הטלגרף התת ימי בין בריטניה וארצות הברית.

קלווין אחראי לכמה פיתוחים חשובים בתורת התרמודינמיקה, המדע שעוסק בחום ובאנרגיה: זו הסיבה שסולם הטמפרטורה קרוי על שמו, למשל. ג'יימס האטון הראה שהחום והלחץ בבטן כדור הארץ משחקים תפקיד חשוב בגיאולוגיה, ולכן היה זה אך טבעי שתרמודינמיקאים כדוגמת קלווין ינסו את כוחם ביישום הרעיונות התיאורטיים של הפיזיקה על שאלות מעשיות כדוגמת גילו של כדור הארץ.

קלווין תקף את הבעיה משני כיוונים. ראשית, הוא חישב כמה זמן קיימת השמש, מתוך הנחה שכדור הארץ לא יכול להיות עתיק יותר מהשמש שלו. הוא הניח שמקור החום של השמש הוא באנרגיה שהשתחררה כתוצאה מפגיעת מטאורים בתקופת הווצרותה של מערכת השמש, וחישב שגילה של השמש הוא בין שלושים לשלוש מאות מיליוני שנים. במקביל, הוא חישב את גיל כדור הארץ עצמו תחת ההנחה שהעולם החל כגוש של סלעים מותכים והתקרר בהדרגה. הוא הגיע לתוצאה של כמאה מיליון שנים, תוצאה שהסתדרה יפה עם החישוב שלו לגבי גילה האפשרי של השמש.

העובדה ששני החישובים הנפרדים והבלתי תלויים הגיעו כמעט לאותה התוצאה שכנעה את הפיזיקאים שקלווין צודק. הגיאולוגים היו מעט ספקנים לגבי המספר אליו הגיע לורד קלווין – אבל למרות זאת, רובם הסכימו לקבל אותו: התצפיות שלהם הראו שמאה מיליון שנים זה פחות או יותר המינימום הדרוש לתהליכים הגאולוגיים האיטיים. הביולוגים, לעומת זאת, לא היו כל כך מרוצים: מאה מיליון שנים הם זמן קצר מדי בשביל תהליכים אבולוציוניים. אבל קלווין היה סופרסטאר. הוא היה האורים והתומים של הפיזיקה, סלבריטאי כמו איינשטיין שיבואו עשרות שנים אחריו, ורוב המדענים חששו להתווכח איתו. במשך שלושה עשורים תמימים היה החישוב של קלווין התשובה המקובלת לשאלת גיל כדור הארץ.

במרוצת השנים הצטברו תגליות ורעיונות פיזיקליים חדשנים וב-1897 עדכן קלווין את חישוביו ושינה את ההערכה שלו לגבי גיל כדור הארץ לעשרים מיליון שנה בלבד. זה כבר היה קצר מדי אפילו בשביל הגיאולוגים, וויכוח סוער פרץ בקרב הקהילה המדעית. בויכוח הזה, ידם של הגיאולוגים הייתה בברור על התחתונה: הגיאולוגיה הייתה מדע הרבה פחות יוקרתי מהפיזיקה, ומעמדו הבכיר של קלווין הביא לכך שרבים מהמדענים נטו להתאים את התיאוריות והרעיונות שלהם לתוצאות חישוביו של קלווין. אבל בשלהי המאה ה-19 נתגלתה תופעה חדשה ומסעירה שלאט לאט חתרה תחת מסקנותיו של קלווין ושחקה אותם, עד שמוטטה אותם כליל.

תארוך רדיואקטיבי של סלעים

כשנתגלתה תופעת הרדיוקאטיביות היא הפכה חיש מהר לאחד מתחומי המחקר החמים ביותר במדע, תרתי משמע. בתוך מספר שנים התפתחה ההבנה שכשיסוד רדיואקטיבי פולט קרינה, הוא הופך ליסוד אחר: למשל, אורניום הופך לעופרת. אף אחד לא ידע להסביר מדוע מתרחשת התופעה הזו, אבל כבר ב-1905 הציע הפיזיקאי ארנסט רתרפורד (Rutherford), אחד מחלוצי חקר הרדיואקטיביות, להעזר בה כדרך לחישוב גילם של סלעים מסוימים.

כיצד? נניח שאנחנו לוקחים גוש של אורניום, ומחכים ומחכים ומחכים – עד שחצי מהאטומים המקוריים הפכו לאטומי עופרת. לזמן הזה אנחנו קוראים 'זמן מחצית חיים': הזמן שלוקח לחצי מכמות האטומים בגוש של אורניום להתפרק לעופרת. כעת, אנחנו יוצאים לשטח ומוצאים סלע שהפלא ופלא – חצי מהאטומים שלו הם אורניום והחצי השני הם עופרת. אם נניח שהסלע היה עשוי בהתחלה מאורניום בלבד וכל אטומי העופרת נוצרו בעקבות ההתפרקות הרדיואקטיבית של האורניום – נוכל לדעת את גילו של הסלע: זמן מחצית החיים של האורניום. זו, כמובן, דוגמה טריוויאלית ופשוטה מאד – אבל מסתבר שאפשר למצוא בטבע מצבים די דומים. למשל, ישנו מינרל בשם זירקון, שבתהליך ההווצרות הראשוני שלו מסוגל לקלוט לתוכו אטומי אורניום – אבל לא קולט אטומי עופרת. לכן, כשהחוקרים בוחנים גבישי זירקון עתיקים ומוצאים בתוכם אטומי עופרת – הם יכולים להיות בטוחים כמעט לחלוטין שכל אטומי העופרת הם תוצרי ההתפרקות הרדיואקטיבית של האורניום. הם מודדים את היחס בין האורניום והעופרת בגביש הזירקון, משווים אותו לזמן מחצית החיים של האורניום – וכך יודעים לומר כמה זמן חלף מאז נוצר גביש הזירקון.

ניסיונות התיארוך הראשונים היו מאד לא מדוייקים בגלל העדר שיטות מדידה טובות וחוסר הבנה תיאורטי – אבל כבר התוצאות הראשוניות שהתקבלו סתרו לחלוטין את החישובים של קלווין! רתרפורד הפיזיקאי סיפר על פעם אחת שבה הציג את תוצאות המחקרים שלו בהרצאה בפני עמיתיו, שבאחד מהם מצא סלע שאת גילו העריך כארבעים מיליון שנים: פי שניים מגילו של כדור הארץ, כפי שקבע אותו לורד קלווין.

"נכנסתי לחדר שהיה חשוך למחצה, והבחנתי בלורד קלווין בקהל. הבנתי שאני בצרות, כיוון שהחלק האחרון של ההרצאה שלי עסק בגילו של כדור הארץ, שם היו דעותיי מנוגדות לשלו. לרווחתי, קלווין נרדם במהלך ההרצאה – אבל כשהגעתי אל הנקודה החשובה שלי, ראיתי את הציפור הזקנה מתרומם, פוקח עין אחת ונועץ בי מבט חודר. ואז היכתה בי השראה פתאומית, ואמרתי: 'לורד קלווין הגביל את גילו של כדור הארץ, תחת ההנחה ששום תופעה [פיזיקלית] חדשה לא תתגלה. האמירה הנבואית הזו היא התקדים לחומר שאציג היום: רדיום!'. והנה, המדען הקשיש חייך אלי, מרוצה."

הרדיואקטיביות, הסתבר, חתרה תחת חישוביו של קלווין: קלווין הניח שכדור הארץ החל כגוש של סלעים מותכים והתקרר עם הזמן, אבל למעשה יסודות רדיואקטיבים פולטים המון חום כשהם מתפרקים – והחום הזה מספיק כדי לשמור את הסלעים בבטן האדמה לוהטים ומותכים במשך מיליארדי שנים! זאת ועוד, בשנות השלושים של המאה העשרים הבינו המדענים שמקור האנרגיה של השמש הוא לא בפגיעה של אסטרואידים, אלא היתוך גרעיני – ומכאן שגם השמש לא הולכת ומתקררת עם הזמן. במילים אחרות, קלווין הגדול נפל קורבן לאותה מלכודת שהפילה בפח חוקרים אחרים שניסו לחשב את גיל כדור הארץ לפניו: חישובים חכמים, מבריקים אפילו, שמסתמכים על מסגרת מחשבתית שגויה או מידע לא נכון – ולכן התוצאה שלהם שגויה אף היא. אגב, קלווין לא הסכים עד יום מותו להודות בפומבי בטעותו. רק בשיחות פרטיות עם חבריו הוא הודה שגילוי הרדיואקטיביות שומט את הקרקע מתחת להנחות היסוד שלו.

הצעד הבא בדרך אל חישוב גילו של כדור הארץ נעשה במהלך השליש הראשון של המאה העשרים, כשגילו החוקרים שליסודות מסוימים עשויים להיות מספר ואריאציות. כמו שבחנות גלידה אפשר למצוא כמה סוגים של טעם שוקולד – שוקולד מקופלת, שוקולד מריר, שוקולד חלב וכדומה – גם ליסוד כמו אורניום, למשל, יש כמה סוגים המכונים 'איזוטופים'. לכל אטומי האורניום יש את אותו מספר פרוטונים בגרעין, תשעים ושניים – אבל יש אטומי אורניום שיש להם 141 ניוטרונים, אטומים אחרים שיש להם 143 ניוטרונים ואפילו 146 ניוטרונים. לכל איזוטופ שכזה עשויות להיות תכונות פיזיקליות ייחודיות, ואחת מהתכונות האלה הוא קצב ההתפרקות הרדיואקטיבית שלו – שעשויה להיות שונה מאד בין איזוטופים של אותו יסוד. לדוגמא, לאורניום יש איזוטופ שזמן מחצית החיים שלו הוא כשבעים שנה, ואיזוטופ אחר שזמן מחצית החיים שלו הוא ארבעה וחצי מיליארד שנים. מכאן עולה שכדי לתארך סלעים באופן אמין, על החוקרים היה ראשית לדעת עם איזה איזוטופ הם עובדים. למזלם של הגיאולוגים מלחמת העולם השניה, ובפרט המירוץ לפיתוחה של פצצת האטום הראשונה, הביאה לפיתוחם של מכשירי מדידה חדשים ומדוייקים וטכניקות חדשניות. בשנות החמישים כבר היה אפשר לבחון דגימת סלע המכילה יסודות רדיואקטיביים כמו אורניום או פוטסיום, לומר במידה גבוהה מאד של דיוק אלו איזוטופים שלהם היא מכילה – ומכאן לחשב במדויק את גילו של הסלע.

מה שמביא אותנו בחזרה אל מכתש ברינגר שבאריזונה, איתו פתחנו את הפרק.

אחד החסרונות של שיטת תיארוך סלעים באמצעות רדיואקטיביות הוא שהיא לא עובדת על כל סוגי הסלעים. אם ננסה לתארך סלע שנוצר על ידי תהליך של השקעה בקרקעית הים, נקבל תוצאה שגויה כי סלע משקע הוא למעשה אוסף של חלקיקים מהמון המון סלעים עתיקים יותר שנשחקו לאורך הזמן. לכן, אנחנו יכולים לתארך בצורה אמינה רק סלעים המכונים 'סלעי יסוד': סלעים שנוצרו כשמגמה לוהטת מבטן האדמה התקררה והתמצקה. הבעיה הגדולה היא שרק מעט מאד מסלעי היסוד שנוצרו בזמן הווצרותו של כדור הארץ, שרדו את שיני הזמן: רובם הגדול התבלו, נשחקו ונעלמו במרוצת השנים.

למזלנו, לא כל הסלעים שנוצרו באותו הזמן שכדור הארץ נוצר, עברו תהליכי בליה שכאלה. האסטרואידים נוצרו פחות או יותר יחד עם כדור הארץ ושאר כוכבי הלכת במערכת השמש, ומכיוון שבחלל אין רוח ומים – הם נותרו כמעט ללא שינוי מאז ועד היום. פה ושם הם נופלים לכדור הארץ כמטאוריטים, ואז אנחנו מוצאים אותם בקרבת המכתשים שהותירו – כמו המכתש הזה באריזונה, שנוצר על ידי מטאוריט בשם 'קניון דיאבלו', על שמו של קניון שנמצא לא רחוק מכאן. ב-1956 בחן חוקר בשם קלייר פטרסון (Patterson) את שרידי מטאוריט קניון דיאבלו, מדד את כמויות האיזוטופים השונים שבו וסוף סוף ענה על החידה עתיקת היומין שאינספור הוגים ומלומדים לאורך ההיסטוריה לא יכלו לה: ארבעה וחצי מיליארד שנים. זהו גילו של המטאוריט, וזה גם גילו של כדור הארץ. מאז ועד היום המספר הזה כמעט ולא השתנה: גבישי זירקון שנתגלו במערב אוסטרליה תוארכו לכ- 4.4 מיליארד שנים, וסלעים שהובאו מהירח על ידי משלחות אפולו גם הם בני 4.5 מיליארד שנה פחות או יותר. היקום כולו, לצורך פרספקטיבה, הוא כבן 14 מיליארד שנים.

אם כן, הגענו לסוף המסלול. הדרך שעשה המדע מאז תחילת ימי הרנסנס ועד שנמדד גילו של כדור הארץ הייתה דרך ארוכה ומפותלת מאד, במהלכה היה על המדענים להשיל מעליהם תפיסות ואמונות בנות אלפי שנים. גם אחרי שעשו כן, עדיין היה עליהם להתגבר על המון תיאוריות שגויות ותשובות מבלבלות – 75 אלף שנה, עשרים מיליון שנים, מאה מליון שנים – עד שלבסוף הצליחו להגיע לתשובה שהיא כנראה התשובה הנכונה. אני לא יודע מה אתכם, אבל עצם העובדה שהמדע צלח את כל הקשיים האלה ויכל להם – נותנת לי המון אמונה באמינותו ויעילותו של התהליך המדעי כולו.

אגב, אם תהיתם – היום אנחנו יודעים לומר שקצב שינוי מפלס הים כלל אינו קבוע לאורך השנים, ושמפלס האוקיינוסים עלה וירד פעמים רבות במהלך חייו של כדור הארץ. בעתלית למשל, ממש מול הבית שלי, נמצא כפר ניאוליתי מלפני כשמונים אלף שנה, שהיום שקוע בעומק של כמה מטרים מתחת למים.