פיענוח טביעת האצבע של המים

מי תהום, מי ים, קרח, טיפות מיקרו שנלכדו במשקעים וכן מינרלים שהתאדו, כמו מלחי ים המלח – כל אלו נושאים בחובם חתימה כימית הניתנת לפתיחה וקריאה בעזרת כלי הניתוח המתוחכמים שפותחו על ידי מדענים כמו ד"ר יעל קירו מהמחלקה למדעי כדור הארץ והחלל.

ד"ר קירו, חוקרת בתחום הגיאוכימיה, משתמשת באיזוטופים רדיואקטיביים ורמזים כימיים בכדי לקרוא את התיעוד הסביבתי שנשתמר במי תהום, משקעי אגם, ליבות קרח ואקוויפרים חופיים. בלימודי הדוקטורט באוניברסיטה העברית בירושלים, התמקדה ד"ר קירו במחקר בתחום ההידרולוגיה בים המלח, והמשיכה בפיתוח קונספט חדש לשימוש באיזוטופים רדיואקטיביים כדי להעריך את גילן של מערכות מי תהום ולעקוב אחר החלפת המים באקוויפרים עמוק מתחת לאדמה.

מים מהווים מצרך יקר במזרח התיכון הצחיח, ואקוויפרים של מי תהום הם חלק גדול ממשוואת המים של ישראל. ד"ר קירו מספקת כמה מהכלים הדרושים לבדיקת כמות המים באקוויפר וההרכב הכימי שלהם – מליחותם וסוגי המינרלים והמזהמים שהם מכילים. היכולת לבצע דגימות מי תהום ולקבוע את גילן עשויה לספק מידע על משך זמן תחלופת והתחדשות האקוויפר. מידע זה חיוני עבור פוליטיקאים ומתכננים, כמו גם עבור חוקרים בתחום האקלים וכדור הארץ.  

קריאת סלעים כמו ספר

גיאולוגים וגיאוכימאים כמו ד"ר קירו יכולים לקרוא שכבות קרקע עמוקות ועתיקות כמו ספר החושף מאות אלפי שנות היסטוריה. ד"ר קירו הייתה שותפה להובלת מחקר בינלאומי, שביצע קידוחים לעומק מאות מטרים לצורך תיעוד גיאולוגי של דגימות ליבה מקרקעית ים המלח, ומצא עדות לשתי תקופות "מגה" בצורת: אחת שהחלה לפני כ- 120,000 שנה, כשהטמפרטורות הגלובליות הממוצעות עלו ב- 15 מעלות צלזיוס לערך, והשנייה לפני כ- 10,000 שנה, לאחר עידן הקרח האחרון.

במחקר שנערך לאחרונה, סייעה ד"ר קירו להשוות בין עקבות כימיקלים בכיסים הזעירים של נוזלי המלח בדגימות ליבה מקידוחים בשכבה העמוקה ביותר של קרקעית ים המלח. הממצאים יוכלו להציג תובנות חדשות על האקלים באזור ים המלח בתקופות הקדומות ולספק רמזים רלבנטיים לשינויי האקלים הצפויים לישראל בעתיד הגיאולוגי הקרוב.

השיעור המדאיג של הצטמקות ים המלח – כמטר לשנה – הוא תופעה מוכרת שנובעת מפרויקטים להסטת המים, תעשייה לשאיבת המים המלוחים הרווחיים לצורך אשלג, וגם כתוצאה מירידה בכמות הגשמים. בישראל ישנם מאגרים מועטים בלבד והתפלת מי הים משמשת כיום לצריכה ביתית ולשימוש חקלאי.

במעבדתה במכון ויצמן למדע, ד"ר קירו מרחיבה את מחקרה ועוסקת גם בחקר ההחלפה של מי ים ומי תהום באקוויפרים בים התיכון וקו החוף של ישראל, בהשוואה לחופים באזורים נוספים ברחבי העולם. פרויקט עבודת שטח משותף שמתנהל כיום בחוף האטלנטי של ארצות הברית בוחן את משקעי החוף והאקוויפרים בחוף דלאוור במזרח ארה"ב, המציגים פרופיל שונה מאד מזה של ישראל.

כמחצית מאוכלוסיית העולם מתגוררת באזורי החוף ונשענת בחלקה על מי תהום מהאקוויפרים החופיים. הממשק בין יבשה לים, והאינטראקציה בין מי תהום ומי ים, מציגים מערכת מורכבת של גורמים הקשורים זה בזה. הבנת הדינמיקה שלה חשובה למטרות פרקטיות כמו ניהול מים, ומציפה שאלות נוספות לבדיקה עבור הגיאוכימאים.  

התיעוד הגיאולוגי יכול לחשוף גם שינויים באקלים הקדום ולספק מידע על מודלים של אקלים וסביבה החיוניים לתחזיות עתידיות.

ד"ר קירו יצאה בקיץ 2019, במסגרת פרויקט בינלאומי בהובלת אוניברסיטת רטגרס האמריקאית, להפלגה של חודש מול חופי צ'ילה בדרום אמריקה, שם הצוות ביצע קידוחי עומק בקרקעית הים, כדי לקחת דגימות ליבה ממשקעי האוקיינוס. ניתוח הדגימות יראה תמונה מפורטת של שחזור האקלים הקדום באזור זה לאורך עשרות אלפי שנים.

כמו כן, היא עבדה עם צוות בנורבגיה בחיפוש טביעת אצבע רדיואיזוטופית של מים המתאפשרת על ידי הפשרת פרמה-פרוסט. לאחרונה התרחשה באזורים מסוימים בקוטב הפשרה מסיבית של פרמה-פרוסט, עם השלכות סביבתיות חמורות, כולל שחרור גזי חממה והגברת התחממות כדור הארץ. צוות המחקר מצא טביעת אצבע רדיואיזוטופית של פרמה-פרוסט  והראה כי ניתן באמצעותה לעקוב אחר הפשרת גופי המים הללו הלכודים שנים ארוכות. 

ד"ר קירו זכתה על פועלה, הן כסטודנטית והן כפוסט-דוקטורנטית, בהוקרה ופרסים רבים, ביניהם 3-חודשי התמחות בסקר הגיאולוגי של ארצות הברית (USGS) במימון הקרן הדו-לאומית למדע ארה"ב-ישראל (BSF) ב- 2009. את השתלמות הפוסט-דוקטורט שלה היא השלימה במצפה כדור הארץ למונט-דוהרטי באוניברסיטת קולומביה בניו יורק, ולאחר מכן נשארה שם כמדענית חוקרת לפני שהצטרפה לסגל החוקרים של מכון ויצמן למדע ב- 2019.