מחקר בין-לאומי בהובלת אוניברסיטת תל אביב העלה ממצאים נדירים לגבי השדה המגנטי ששרר באזור ירדן לפני כ-10,000 עד 8,000 שנה. החוקרים בחנו שרידי קרמיקה ואבני צור שרופות מאתרים ארכיאולוגיים בעבר הירדן המזרחי, שבהם 'הוקלט' השדה המגנטי של אותה עת. המידע על השדה המגנטי בתקופה הקדומה עשוי להשליך על הבנת השדה המגנטי בזמננו, שנמצא במגמת החלשות המעוררת חשש בקרב חוקרי האקלים והסביבה.
המחקר נערך בהובלת פרופ' ארז בן-יוסף מהחוג לארכיאולוגיה ולתרבויות המזרח התיכון הקדום באוניברסיטת תל אביב, ובשיתוף עם המעבדה המגנטית של פרופ' ל. טאוקס באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו, וחוקרים נוספים מסן דייגו ומרומא. המאמר פורסם בכתב העת PNAS.
פרופ' בן יוסף: "אלברט איינשטיין הגדיר את השדה המגנטי של כדור הארץ כאחת מחמש התופעות המסתוריות ביותר בפיזיקה המודרנית. נכון להיום אנו יודעים עליו מספר עובדות בסיסיות: השדה המגנטי נוצר על ידי תהליכים שמתרחשים בעומק של כ-3,000 ק"מ בתוך כדור הארץ (לשם השוואה, הקידוח העמוק ביותר מעשה ידי אדם הגיע לעומק של 20 ק"מ בלבד), בנקודת המגע שבין מעטפת כדור הארץ לבין המתכת הנוזלית שמתחתיה; הוא מגן על כדור הארץ מפני ההפצצה המתמדת של קרינה קוסמית, ובכך מאפשר את קיומם של חיים; הוא תנודתי, עוצמתו וכיוונו משתנים ללא הרף, ויש לו קשר לתופעות שונות באטמוספרה ובמערכת האקולוגית של כדור הארץ, כולל כנראה השפעה מסוימת על האקלים. עם זאת, מהותו ותולדותיו של השדה המגנטי נותרו בלתי מפוענחות במידה רבה. במחקר שלנו ביקשנו לפתוח חלון הצצה אל החידה הגדולה."
החוקרים מספרים כי מכשירים ייעודיים המודדים את עוצמת השדה המגנטי של כדור הארץ הומצאו לראשונה רק לפני כ-200 שנה. כדי לבחון את ההיסטוריה של השדה בתקופות קדומות יותר, נעזר המדע בחומרים ארכיאולוגיים וגיאולוגיים שבהם הוטבע השדה המגנטי של זמנם. מדובר בחומרים שעברו חימום לטמפרטורות גבוהות, תהליך שגורם להקלטת השדה המגנטי בתוך החומר: ברגע ההתקררות. המידע נותר 'קפוא' (לנצח, או עד לאירוע חימום נוסף) בתוך גבישי מינרלים זעירים, וניתן לחלץ אותו באמצעות סדרת ניסויים במעבדה המגנטית. בזלת שנוצרה מלבה בהתפרצויות של הרי געש, או קרמיקה שיוצרה בכבשן על ידי בני אדם הם חומרים שכיחים לניסויים מסוג זה. היתרון הגדול של שימוש בממצאים ארכיאולוגיים לעומת גיאולוגיים הוא הרזולוציה: בעוד שהגיאולוגיה מדברת במושגים של עידנים – מאות אלפי ומיליוני שנים, הארכיאולוגיה מסוגלת לתארך את הממצאים, ואת השדה המגנטי שהוקלט על ידם, ברזולוציה של מאות ולעתים אף עשרות שנים (ובמקרים ספציפיים, כמו אירוע חורבן ידוע, אפילו לתת תאריך מדויק). החיסרון הבולט של הארכיאולוגיה הוא גילם הצעיר של הממצאים: הקרמיקה, ששימשה לצורך זה עד עכשיו, הומצאה רק לפני כ-8,500 שנה.
לאבד את השדה המגנטי
המחקר הנוכחי עסק בארבעה אתרים ארכיאולוגיים בוואדי פיינאן שבירדן, כ-40 ק"מ דרומית לים המלח, שתוארכו (באמצעות פחמן 14) לתקופה הניאוליתית – כ-10,000 עד 8,000 שנה לפני זמננו, ושחלקם קדומים להמצאת הקרמיקה. החוקרים בחנו את השדה המגנטי שהוקלט ב-129 פריטים שנמצאו בחפירות, והפעם צורפו אל שברי הקרמיקה גם אבני וכלי צור שרופים. פרופ' בן יוסף: "זו הפעם הראשונה שאבני צור שרופות מאתר פרהיסטורי משמשות לשחזור השדה המגנטי בתקופתן. לפני כשנה התפרסם מחקר חלוצי באוניברסיטה העברית שהראה היתכנות לעבודה עם חומר כזה, ואנחנו לקחנו זאת צעד נוסף קדימה עם מדידות מאתרים קדומים המתוארכים היטב. לעובדה זו יש משמעות תקדימית עבור תרומת הארכיאולוגיה לחקר השדה המגנטי: היא מרחיבה את אפשרויות המחקר בעשרות אלפי שנים אחורה, שכן כלי הצור שימשו את האדם במשך תקופה ארוכה מאוד לפני המצאת הקרמיקה. בנוסף, לאחר שיצטבר מספיק ידע על השינויים בשדה המגנטי במהלך הזמן, ניתן יהיה להפוך את המשוואה, ולהשתמש בהקלטות השדה המגנטי לתיארוך כלים ואתרים קדומים."
ממצא חשוב נוסף של המחקר הוא עוצמת השדה המגנטי בתקופה שנבחנה. השרידים הארכיאולוגיים העלו שבשלב מסוים בתקופה הניאוליתית הגיע השדה לעוצמה נמוכה מאוד, אך הוא התאושש והתחזק בתוך זמן קצר יחסית. לדברי פרופ' בן-יוסף יש לממצא זה משמעות גם עבורנו היום: "בתקופתנו, מאז החלו המדידות לפני כ-200 שנה, נרשמה ירידה מתמשכת בעוצמת השדה. עובדה זו גורמת לחשש שאנו עלולים לאבד לחלוטין את השדה המגנטי, שמגן עלינו מפני הקרינה הקוסמית ולפיכך הוא חיוני לקיומם של חיים על פני כדור הארץ. ממצאי המחקר שלנו עשויים להרגיע: כבר היו דברים מעולם. לפני כ-7,600 שנה עוצמת השדה המגנטי הייתה נמוכה אפילו יותר מהיום, אך בתוך כ-600 שנה התחזק השדה ועלה שוב לרמה גבוהה."
המחקר בוצע בתמיכת הקרן הדו-לאומית למדע המעודדת שיתופי פעולה אקדמיים בין אוניברסיטאות בישראל ובארה"ב. החוקרים מציינים שבמקרה הנוכחי היה שיתוף הפעולה חיוני ביותר להצלחת המחקר, כיוון שהוא מושתת על שילוב הדוק של שיטות מעולם הארכיאולוגיה והגיאופיזיקה, והתובנות שהתקבלו רלוונטיות ביותר לשני התחומים כאחד.