א. מהי התשובה המתאימה ( מדעית ) לתלמיד אשר טוען כי החור באוזון היה לפני ההתפתחות הטכנולוגית ותחילת התיעוש וייצור חומרים מזיקים אלו, אלא שאותה התפתחות הביאה להמצאת הכלים הטכנולוגים המתאימים לחשיפת תופעה זו, לכן יש לחפש סיבות אחרות?!

נכון, התחילו להשתמש בחומרים הנחשבים כגורמים לחור באוזון (בעיקר כלורופלורו-פחמימנים; CFC-ים) בשנות ה-20 של המאה הקודם, ואילו הטכניקות למדידת אוזון באטמוספירה פותחו רק בשנות ה-50 של המאה הקודם. לכן, אפשרות תיאורטית היא שהיה דלדול של האוזון עוד לפני 1920 ו / או בשנים בין 1920 ו-1950 שאף פעם לא ידענו עליו. עם זאת, הנזק שנגרם על ידי החור באוזון, בעיקר הגידול המשמעותי בשיעור של מלנומה בעור, לא תועדה עד שה-CFC-ים התחילו להצטבר באטמוספירה.

אחרי שאמרתי את זה, אם מישהו היה מציע מנגנון כימיקלי / פיסיקלי ריאלי אחר שיכול היה להרוס את האוזון כל כך מהר (הריכוז של האוזון יורדת מתחת לרמת הגילוי - אפס למעשה - מעל אנטרקטיקה בתחילת האביב האנטרקטי כל שנה), אני בטוחה שהקהילה הכימית תשמח לחקור אותו. עד כה, אף אחד לא הציע מנגנון כימיקלי / פיסיקלי ריאלי מלבד המנגנון שנחשב כעת כגורם של החור באוזון.

ב. היות והאוזון הינו גז (תנועה מתמדת ושרירותית) אזי איך זה שתנועת הגז לא גורמת למעברו ממקום אחד לאחר ( לאזור החור למשל ) ואז יוצר כמין טיפול, ולו חלקי, לבעיית הידלדלות שכבת האוזון באותם אזורים בהם עיקר היווצרות החור?!

למעשה, זה בדיוק מה שקורה. מינים כימיים בעלי זמן חיים ארוך מספיק (כך שלא עוברים ריאקציה עם מולקולות אחרות לפני שהם מספיקים להיות מוסעים ממקום אחד למקום אחר) עוברים לאן שזרימת האטמוספירה לוקחת אותם. ה-CFC-ים הם דוגמה למין כזה. הם עוברים מפני השטח של כדור הארץ עד לסטרטוספירה ללא אינטראקציה עם שום דבר אחר. ברגע שהם בסטרטוספרה, חלק מהקרינה האולטרה-סגולה שמפרקת מולקולות של חמצן יכולה גם לפרק CFC-ים. למעשה, גם תהליך זה אינו יעיל כל כך, ורק אחוז קטן של CFC-ים בסטרטוספרה עברו ניתוק התפרקות עד כה. (הבעיה של CFC-ים היא שהם כל כך יציבים). כאשר CFC בסטרטוספרה מתפרק, זה משחרר את הכלור להתחבר עם חמצן וליצור תחמוצות של כלור. התחמוצות של כלור מגיבות די מהר עם מולקולות אחרות ואינם חיות מספיק זמן כדי להיות מוסעים רחוק מדי. עם זאת, התחמוצות של כלור לפעמים נקשרות עם זנים כגון תחמוצות של חנקן בסטרטוספרה והופכים למינים בעלי זמן חיים ארוך יותר הנקראים "מאגרי כלור". כפי שהשם מרמז, מאגרי כלור הם מולקולות המכילות כלור שזמן החיים שלהן ארוך יחסית, ולכן הן יכולות להיות מוסעות למרחק רב יותר. כמה רחוק? כל הדרך לקטבים למעשה.

אז כל המינים בעלי זמן חיים ארוך -
ה-CFC-ים, מאגרי הכלור, והאוזון עצמו - עוברים מקווי הרוחב שבהם הם נמצאים אל הקטבים. למעשה, עד תחילת האביב הקוטבי מדי שנה, ריכוזי האוזון בסטרטוספרה הקוטבי * גבוהים יחסית * עקב תופעת ההסעה. לא רק שמינים בעלי זמן חיים ארוך "נאספים" בקטבים, אלא שבחורף, מתפתחת "מערבולת הקוטב". והמערבולת הזו "לוכדת" את כל המינים הנמצאים מעל הקוטב בתוכה. למרבה הצער, זו בדיוק הסיבה ליצירת החור באוזון באזורים האלה.

באותו זמן שאוזון ומאגרי הכלור יושבים לכודים בקוטב בחורף, אותן הטמפרטורות הנמוכות שיוצרות את מערבולת הקוטב גם מקפיאות חלקיקים עשויים מתערובות של חומצה גופריתנית, חומצה חנקתית, ומים. תערובות אלו מכונות עננים סטרטוספריים קוטביים. העננים הסטרטוספריים הקוטביים מספקים פני שטחים שעליהם מתרחשות ריאקציות הטרוגניות (בין פאזת הגז ופאזת המוצק או הנוזל), שחלקן משחררות כלור חופשי (Cl2) חזרה מן המאגרים. ככל שהחורף הקוטבי ממשיך, יותר ויותר כלור משתחרר ומצטבר באותה המערבולת. ואז, כאשר השמש מופיעה באביב הקוטבי, היא גורמת להתפרקות של Cl2 לשני אטומים של כלור, אשר לאחר מכן יוצרים תחמוצות של כלור ראקטיביות, אשר הורסות את שכבת האוזון בריאקציות קטליטיות.

כאשר הקוטב מתחיל להתחמם באביב, המערבולת מתחילה להיחלש, והאוויר המדולל באוזון מתחיל לחדור מן הקטבים אל קווי הרוחב האחרים. במקביל, העננים הסטרטוספריים הקוטביים מתחילים להימס, ופחות כלור זמין נמצא שיכול להרוס את האוזון. בסופו של דבר, מתפוגגות מערבולת הקוטב, הקוטב מקבל הספקה חדשה של האוזון מקווי הרוחב האחרים, והמחזור העונתי מתחיל מחדש. עם זאת, בעוד ההסעה החדשה של אוזון "ממלא" את הקוטב, האוויר המדולל באוזון מוסע לאזורים מאוכלסים ומהווה סכנה גדולה.

ג. בהנחה והפסיק האדם לייצר את החומרים המזיקים לשכבת האוזון ולייצור החור בה, האם הנזק הנגרם לה מהתפרצויות געשיות גדולות בכדור הארץ, המעיפות כמות עצומה של גזים ואפר געשי והמכילים כמויות גדולות של גפרית ומפרקים את האוזון ימשיכו לפגוע ולייצר חור (ולו בטווח הארוך) או שהטבע בהתבסס על עיקרון שיווי המשקל ימנע תרחיש כזה?!

למיטב ידיעתי, פליטה מהרי געש רק מסייעת להיווצרות של החור באוזון. הם מספקים כמה חלקיקים שבסופו של דבר הופכים לעננים סטרטוספריים קוטביים. (חלק של הגז SO2 הנפלט מהרי הגעש מתעבה על חלק מהאפר שנפלט מהרי הגעש ונכנס לשיווי המשקל עם מים). אם זאת, ללא מעשה ידי האדם (פליטה של כלור) לא היה נוצר החור באוזון.

ד"ר קרן ארליך
מהמחלקה למדעי האטמוספרה במכון למדעי כדור הארץ
האוניברסיטה העברית