פלאי הטבע: המים שמסוגלים לפצח סלעים ולהזיז הרים

בפרק הקודם ראינו כיצד המים מתוכננים לעלות אל על כדי להיות מוכנים לרדת בכל חלקי כדור הארץ ולהחיות את האדמה ושוכניה.

הרוח מסיעה את העננים, הגשם יורד, אבל מי דואג לכך שהמים יישארו בכל מקום בו הם נצרכים? אם היינו מנסים לעשות זאת באופן מכני, למשל על ידי מכונת הכרייה הגדולה בתבל, המכונה "באגר 293", היו דרושים מאמצים אדירים. המכונה העצומה הזו מתנשאת לגובה 96 מטרים (כמו בניין בן 35 קומות!), אורכה 225 מטרים, משקלה 14 אלף טון, ודרושים חמישה בני אדם להפעיל אותה. היא מונעת באמצעות מקור כוח חיצוני המספק לה 16.5 מגוואט חשמל ויש לה להב חיתוך בקוטר 21.3 מטרים. היא מסוגלת להזיז 218,880 טונות אדמה ליום.

אך הכמות הזו היא כלום, בשביל להכיל את הגשם היורד כל הזמן בכל מקום, ולאחסן אותו עבור בני האדם, בעלי החיים והצמחים. גם כמה מאות מכונות בסגנון "באגר 293" יצטרכו לעבוד אלפי שנים כדי ליצור את מקומות האחסון הנדרשים.

תכניתו של בורא העולם היא מתוחכמת הרבה יותר: כל טיפה של מים הופכת למכונת כרייה מיניאטורית המופעלת באנרגיה סולארית. למים יש כושר שחיקה כימי, מולקולת המים היא קוטבית, מה שעושה אותה לסוג של מגנט זעיר. כאשר טיפת מים פוגשת מינרל, היא מושכת את האטומים שלו באלפי זרועות זעירות שמושכות ומפוררות אותו. זו הסיבה שמים הם ממס מעולה – חומרים רבים מתמוססים בו בקלות. מים סופגים גז דו-תחמוצת הפחמן והופכים בעקבות כך לחומצה פחמתית המאיצה פירוק מינרלים, בפרט אבן גיר.

רמת הצמיגות של המים היא כזאת הגורמת להם לזרום במהירות הנדרשת – לא מהר מדי וגם לא לאט מדי. הזרימה איטית דיה כדי למקסם את ההשפעה הכימית של המים על הסלע, אך מהירה ודחוסה דיה כדי לסחוף גרגרי אבן מיקרוסקופיים ולהעניק להם מספיק אנרגיה קינטית שמגבירה את יכולת השחיקה שלהם. כך הופכים המים לסוג של "נייר שיוף נוזלי" המסוגל לפרק סלעים ולהמיס אבנים ביעילות מדהימה.

בגלל תכונת ה"מגנטיות" שלהן, טיפות מים זעירות נשאבות אל תוך חרכים וסדקים מיקרוסקופיים בסלע. טיפות אלה גוררות אחריהן טיפות נוספות. למים יש תכונה ייחודית שבעת שהם קופאים, במקום להתכווץ הם מתפשטים בשיעור של 10 אחוז. כאשר המים בתוך סדקי הסלע קופאים ומתרחבים, הם מפעילים לחץ פנימי שמרחיב את הסדקים ומפצח את הסלע.

כלי נוסף של 'הטבע' לשינוע מים הוא שחיקת קרחונים. שחיקה זו נוצרת כאשר שכבות קרח נערמות בגושים אדירים המגיעים לגובה מאות מטרים ולמשקל של מיליארדי טונות. גם כאן, שילוב תכונות ייחודיות של הקרח מאפשר את התנהגותו השימושית של הקרחון.

לקרח יש רמת צמיגות נמוכה מאוד ביחס למוצקים גבישיים אחרים. בעוד צמיגות הסלעים בקרום כדור הארץ היא בסביבות 10 בחזקת 21-24, צמיגות הקרח בקרחונים היא רק בסביבות עשר בחזקת 11, היינו כעשרה סדרי גודל פחות.

לו צמיגות הקרח הייתה דומה יותר לצמיגות הסלע, כל המים בכדור הארץ היו ננעלים בכיפות קרח אדירות בקטבים וברום ההרים. במקרה כזה, לא רק שהיו מעט מאוד מים נוזליים בכדור הארץ, אלא שהקרח גם לא היה מסוגל למלא תפקיד מפתח בשחיקת סלעים. כדי לשחוק סלע, על הקרח להיות נייד, לפחות במידה מסוימת.

תנועת הקרחונים הייתה בכל מקרה איטית מאוד, אלמלא משקל הקרח מנמיך את צמיגותו והופך קרח שעומקו מעל חמישים מטרים ממוצק נוקשה למשהו שמתנהג יותר כמו נוזל צמיג – מצב שמאפשר לו זרימה פלסטית. בנוסף, בנקודת המגע שבין תחתית הקרחון לבין פני הקרקע נוצרת שכבת מים נוזלית הפועלת כחומר סיכה המייעל את תהליך הגלישה של הקרחון (תהליך זהה יוצר שכבת מים בין המחליקיים לבין הקרח ומאפשר לחובבי החלקה לגלוש על זירת קרח).

השילוב של כל הגורמים הללו הופך את הקרחון מגוש פסיבי למכשיר חציבה אקטיבי. הקרחון גולש לאט ובהתמדה, ומשקלו המאסיבי פועל כמו בולדוזר ענקי המרסק כל מה שעומד בדרכו: הרים, צוקים, גבעות. הקרחון גם לוכד בתוכו גושי סלע וחומרים אחרים המגבירים את רמת החיכוך וכושר השחיקה שלו.

האלגנטיות של הפתרון מתבטאת בכך שלאחר שהקרחונים מסיימים את עבודתם הם נעלמים מהשטח: הקרחון מפשיר, המים שבו זורמים לדרכם, ואילו התעלות האדירות שהוא חצב נותרות על מקומן ויוצרות אפיק לנהר עתידי.

כושר השחיקה של המים מורכב אפוא משלושה תהליכים המתרחשים במקביל: הקרחונים מרסקים הרים, שחיקה מכנית מפוררת סלעים, ושחיקה כימית הממיסה אבנים והופכת אותם לגרגרי חול. על מידת היעילות של מערכת החציבה הזאת נוכל להתרשם מכך שמפלי הניאגרה נסוגו מרחק של עשרה ק"מ במהלך 12,000 השנים האחרונות. לורנס ג'וזף הנדרסון מציין כי כמות המינרלים הנישאים בידי הנהרות אל הים עומדת על סדר גודל של חמישה מיליארד טונות של חומר מינרלי בשנה, שהם כ-14 מיליון טון ליום. לא רע בשביל מכונת חפירה שאפשר להחזיק בקצה האצבע והיא לא זקוקה אפילו למנוע!

לסיכום, ייחודם של המים:

החומר היחיד המסוגל להתקיים בטמפרטורת כדור הארץ בכל שלוש מצבי צבירה.

רמת קוטביות גבוהה.

סופגים דו תחמוצת פחמן ויוצרים חומצה פחמתית.

רמת צמיגות מיטבית.

חדירת מים לסלעים באמצעות מתח פנים גבוה (בזכות קשרי מימן).

התרחבות בעת קפיאה.

התנהגות הקרח תחת לחץ מנמיכה את רמת הצמיגות.

שכבת מים בתחתית הקרחון מאפשרת גלישה.