Forskere måler nye dybder i bunden af ​​den hydrologiske cyklus

Forskningen kunne give folk mulighed for at komme med forudsigelser på kontinental skala om, hvor det kan være sikrere at opbevare forurenende stoffer dybt under jorden.

Hydrologer er normalt interesserede i ting som strømning og forudsigelser af oversvømmelser - vand, der generelt befinder sig i de øverste 10 meter eller deromkring af jorden.

Dette arbejde er på grænsen til hydrologi, mikrobiologi og geologi.

"Det ser ud til, at hver gang nogen ridser et nyt sted i undergrunden, vi finder liv et sted, vi ikke troede det kunne før, og et af nøgleaspekterne til det ser ud til at være cirkulerende vand, " sagde medforfatter Dr. Grant Ferguson (Ph.D.), en professor ved University of Saskatchewan College of Engineering, Skolen for Miljø og Bæredygtighed, og medlem af Global Institute for Water Security.

"Det, vi tror, ​​vi ser i undergrunden, er, at det endnu ikke har tilpasset sig vores nuværende geologi, " sagde Ferguson. "Vi ser ikke kun på dyb hydrologi i dybden, men på dyb tid, også."

Artiklen, "Dyb meteorisk vandcirkulation i jordskorpen, " blev for nylig udgivet af Geofysiske forskningsbreve .

Forskningen viser, at vand, der begyndte som nedbør, kan nå dybder på mere end en kilometer og så dybt som fem kilometer over store dele af Nordamerika. Stejle bjerge har dybere cirkulation af meteorisk vand og på steder, hvor topografien er relativt flad, cirkulationsdybden er mere lavvandet.

"Den dybe undergrund er en sort boks, " sagde medforfatter Dr. Jennifer McIntosh (Ph.D.), professor i hydrologi og atmosfæriske videnskaber ved University of Arizona. "Vi ønskede at belyse det ved at bruge feltmålinger, som folk har foretaget for at fortælle, hvor dybt meteorisk vand ... er blevet cirkuleret."

McIntosh sagde, at hun var overrasket over, hvor nøjagtige deres forudsigelser var, men de steder, hvor deres modeller ikke fungerede, kaster også interessant lys over vores verden:Hun sagde nogle steder, at dagens topografi ikke kan forklare cirkulationsdybderne af meteorisk vand.

"Hvis vi går tilbage i tiden, Jordens overflade så anderledes ud, " sagde McIntosh. "Vi begynder at undersøge, hvordan denne ændring over geologisk tid har påvirket vand dybt under jorden."

Denne forskning berører geologiske kræfter fra da Rocky Mountains var større, eller da Grand Canyon blev dannet, så vandet er hundreder til millioner af år gammelt.

Forskerne brugte en "fingeraftryksteknologi" med vandstabile isotoper - ikke-radioaktive former for atomer, der kan måles i vandprøver. De stabile isotoper fortalte dem vandets oprindelse og historie, som de sammenlignede med de forudsigelser, de havde lavet om cirkulationsdybden baseret på topografi og undergrundens geometri.

Det var en datamining-øvelse. De fleste af datapunkterne var prøver indsamlet af tidligere forskere, såsom vand, der er sivet ned i dybe miner.

"Vandet i undergrunden kan være tusinder til millioner af år gammelt, og nogle steder rejste kilometer dybt, før de nåede deres vej tilbage til overfladen, " sagde McIntosh.

Langs dens strømningsvej, vandet reagerede med sten og frigjorde elementer i, hvad McIntosh beskriver som "et transportbånd af vand", der engang var i kontakt med overfladen og til sidst vil vende tilbage til overfladen med de naturlige signaturer af deres strømningsbaner.

"Hvis du tænker på, hvad vores arv kan være, det vand, der går i jorden i dag, cirkulerer til et par kilometers dybde, hvad ville en fremtidig civilisation finde?" sagde Ferguson.

Vil mikroplastik og andre forurenende stoffer gå dybt ned i undergrunden for kun at blive fundet om 100 millioner år fra nu af hvilken civilisation, der eksisterer på den tid? Hvad vil det fortælle dem om os?

Dette er ikke emner, hydrologer typisk tænker på, sagde Ferguson, hvis forskning også er en del af det pan-canadiske Global Water Futures-program

"[Hydrologer] tror, ​​de taler om lange tidsperioder, når de ser på historiske oversvømmelser, der går så langt tilbage, som den instrumentelle rekord ville gå, "som er omkring 100 år, sagde Ferguson.