האם ידעתם שבדומה לעצים גם לשרשראות הרים כמו ההימאליה יש שורשים שמגיעים לעומק של עשרות קילומטרים ותומכים במשקלם העצום? מזגו לעצמם כוס מרעננת של קולה (או כל נוזל שבו חפצתם) עם קרח והמשיכו לקרוא בשביל להבין את הקשר בין שורשי ההימאליה לבין קרחונים

באמצע המאה ה-19 קבוצה של אנגלים והודים, כנראה עם הרבה זקנים, מקטרות וחמורים יצאה למורדות ההימלאיה שבהודו במטרה לבצע מדידות שיעזרו לקבוע את צורתו של כדור הארץ. מאן דהוא אחד עם זקן גדול, אוורסט שמו, היה בראשם. אוורסט (Everest) השתמש במשקולת (Plumb bob)  מאוד מדוייקת בשביל לבצע את מדידותיו [1]. כפי שאתם מכירים את כוח המשיכה, גופים מושכים אחד את השני בהתאם למסה שלהם ועל כן בקרבת המסה של הרי ההימאליה המשקולת לא תצביע בדיוק לכיוון מרכז כדור הארץ אלא תמשך במקצת גם לכיוון הרי ההימאליה.  

 הבעיה הייתה שכאשר אותם משופמים (לגמרי מכליל) ניסו לחשב את כוח המשיכה הצפוי של הרי ההימאליה הם מצאו שהמשקולת נוטה להעדיף את מרכז כדור הארץ יותר ממה שהם חשבו.  מתמטיקאי אנגלי בשם פראט (Pratt, ללא שפם), כתב על הבעיה מאמר באורך של 75 עמודים בו הוא חישב את המסה של ההימאליה על פי צורתם ומצא שהם צריכים למשוך את המשקולת יותר מפי שלושה ממה שהם באמת משכו אותה. פראט היה מרוצה שהצליח לחשב את כוח המשיכה של הרי ההימלאיה אבל סיכם שאת ההפרש בתוצאות הוא לא מבין.

 אירי (Airy), עוד מדען אנגלי ללא שפם לא היה מופתע כלל מהתוצאות. במאמר באורך של שלושה עמודים (!) הוא נשען על טענה שהשכבות החיצוניות של כדור הארץ מורכבות משכבה דקה של קרום (crust) אשר "נח" על שכבה עמוקה של נוזל עם צפיפות גבוהה בהרבה מזה של קרום כדור הארץ. הוא קרא לשכבת הנוזל הזאת בשם "לבה" (lava).  על פי אירי במקום בו הקרום גבוה כמו בהרי ההימאליה המשקל העודף של ההרים יהיה חייב להיות מאוזן על ידי אזור עם צפיפות נמוכה יותר מאשר ה"לבה" אשר שקוע מתחת להרים. האזור הזה נקרא השורש (root) של ההר וקיומו יסביר את ההעדפה של המשקולת את מרכז כדור הארץ. 

ההסבר הפיזיקלי לתופעה מבוסס על חוק פסקל (צרפתי, גם ללא זקן) שטוען שבנוזל הלחץ ההידרוסטטי חייב להיות שווה בעומקים שווים. כלומר, הלחץ מתחת לשורשי ההרים כתוצאה ממשקל ההרים יהיה שווה ללחץ המופעל על ידי ה"לבה" באותו העומק. מאחר שצפיפות ההרים נמוכה ביחס ל"לבה" הם יצופו ככה שחלק מהם יהיה שקוע. המודל המקובל לתופעה נקרא איזוסטטיות  (isostasy) ומסתמך בעיקר על הסברו של אירי בתוספת של כמה הסברים שפראט המתוסכל העלה בסדרת מאמרים אחרי המאמר הקצרצר של אירי. שרשרות הרים נרחבות כמו ההימאליה נתמכות על ידי “שורשים” בעלי צפיפות נמוכה. השורשים של ההימאליה מגיעים לעומק של עשרות קילומטרים, ככה שמראש הרי ההימאליה ועד לתחתית השורשים,  במקומות מסויימים  מדובר על "גובה" של יותר מ-50 ק"מ. כמובן שלשורשים האלו אין את הצורה של שורשים של עצים, הם יותר כמו ההמשך הישיר של ההרים השקועים עמוק, ממש כמו הקרח שמסתחרר מתחת לפני הקולה בכוס הקרירה שלכם, מעין טיפה של קרח באוקיינוס של קולה.  

 שווה להזכיר שבעוד אירי לא טעה בהנחות שלו, יש כמה אי דיוקים שצריך לעמוד עליהם. השכבה העמוקה יותר של כדור הארץ, המעטפת (mantle), אכן מורכבת מחומר בעל צפיפות גבוהה יותר מהקרום. אולם השכבה הזאת היא לא נוזל (או לבה), במצבים מסויימים היא אמנם יכולה להיות מותכת וליצור לבה והרי געש [2]. אולם אם תסתכלו על המעטפת לאורך זמן ממושך (כמה אלפי שנה, מספיק בשביל לגדל שפם שלא היה מבייש את אוורסט) היא תתנהג כמו זורם ותנוע  באיטיות בצורה שמזכירה נוזל, בדומה לפלסטלינה. להתנהגות הנוזלית לכאורה של המעטפת יש תימוכין נרחבים, האהוב והיפה ביותר לעניות דעתי הוא ההתנהגות של המעטפת תחת ההשפעה של קרחונים יבשתיים (כמה מפתיע). לאחר שאלו נעלמו מצפון אמריקה בסוף עידן הקרח האחרון פני כדור הארץ והקרום החלו לעלות באלפי השנים האחרונות באיטיות, עדות לכך שהמעטפת זורמת באיטיות לאזורים שפעם נדחפו מתחת לקרחונים. אבל זה כבר חומר לפוסט אחר! שיהיה לכם לרוויה.

לקריאה נוספת: 

[1]  מהי איזוסטטיות

Isostasy and Flexure of the Lithosphere, A.B. Watts

[2] על הרי געש, כתבה במדע גדול, בקטנה