Nyt skøn gør grundvand, ikke iskapper, største vandreservoir på land

Ny forskning mere end fordobler det anslåede volumen af ​​gamle, salt grundvand lagret dybt i jordskorpen.

Omkring 24 millioner kubik kilometer (5,8 kubik miles) grundvand ligger inden for de to øverste kilometer (1,2 miles) af jordskorpen. Dette lave grundvand er det, vi bruger til at drikke og vande, og det er for det meste ferskvand. Men under det er der store reservoirer af saltlage, noget af det hundreder af millioner til mere end en milliard år gammelt, spærret inde i klipperne. Spørgsmålet var:Hvor meget er der?

En ny undersøgelse anslår, at der er omkring 20 millioner kubikkilometer dybt grundvand, eller nok til at fylde omkring 4, 800 Grand Canyons. Kombineret med tidligere skøn over lavt grundvand, den nye forskning finder, at underjordisk vand er det største vandreservoir på land, måler 44 millioner kubikkilometer og overgår volumen af ​​Jordens iskapper.

"Dette skøn udvider vores konceptuelle og praktiske forståelse af mængden af ​​vand, som Jorden rummer, og det tilføjer en helt anden dimension til den hydrologiske cyklus, "sagde Grant Ferguson, en hydrogeolog ved University of Saskatchewan, som var hovedforfatter af det nye studie i AGU-tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve , som udgiver stor gennemslagskraft, rapporter i kortformat med umiddelbare konsekvenser, der spænder over alle videnskaber på jorden og i rummet.

Mens dette dybe grundvand ikke kan bruges til at drikke eller vande, nøjagtige estimater af dybt grundvandsvolumen og tilslutningsmuligheder er nødvendige for sikker planlægning af andre underjordiske aktiviteter, såsom brintproduktion, opbevaring af nukleart affald og kulstofbinding. Potentielle lagringspladser skal være store nok og forseglet fra overfladevandførere for at undgå kontaminering, der kan bruges, lavt grundvand.

Fordi disse dybe reservoirer kan afbrydes fra lavvandede vandførere, nogle steder har saltlagen været fanget i geologiske tidsrum. Udover at tilbyde indsigt i tidligere forhold på Jordens overflade, disse gamle farvande kan også understøtte mikrobielle økosystemer, der stadig er aktive i dag. Sådanne biologiske samfund under overfladen informerer om missionsplanlægning for at udforske potentielle beboelige zoner andre steder i solsystemet.

Dyb, saltvand

Forskere kan estimere dybt grundvandsmængde ved at beregne, hvor meget vand forskellige stentyper, som har forskellig porøsitet (mængden af ​​tomt rum), kan holde. Tidligere estimater af dybt grundvand mellem to og 10 kilometer fokuserede kun på krystallinske klipper med lav porøsitet, som granit. Den nye undersøgelse tilføjede volumen fra begravede sedimentære bjergarter, som er mere porøse end krystallinske bjergarter, som de anslår er omkring 8 millioner kubik kilometer. Det er cirka 339 gange volumen af ​​Bajkalsøen.

Fordi meget af dette grundvand er så dybt og ofte i klipper med meget lav permeabilitet, vandet kan ikke let cirkulere eller flyde til overfladen, stort set afskære den fra planetens hydrologiske cyklus. Det salte vand kan være omkring 25% tættere end havvand, hvilket gør det meget svært at "skylle ud" systemet. Men områder med høj højde nær lav højde kan have trykforskelle, der lader lavt vand strømme til større dybder, som vandtrykket, der skabes ved at opbevare vand i et vandtårn. Overfladevand, der sandsynligvis har cirkuleret dybere end 2 kilometer, er kun blevet dokumenteret nogle få steder i Nordamerika, med den dybeste cirkulation nær Rocky Mountains i det nordvestlige Wyoming og det sydlige Alberta.

Mens enorme, dette dybe grundvand vil ikke løse verdens vandmangel. Det er ikke muligt at stole på at afsalte denne saltlage og bruge den som en kilde til vand til at drikke eller vande, ifølge undersøgelsens forfattere.

"Vi har stadig denne dyrebare og begrænsede mængde grundvand på planeten Jorden, som vi skal beskytte, " sagde hydrolog Scott Jasechko ved University of California-Santa Barbara, som ikke var involveret i den nye undersøgelse.

Livet finder en vej

Dybt grundvand er vigtigt for oplagring af spildvæsker fra olie- og gasproduktion og for kulstofbinding. Ved bedre at kvantificere, hvor store disse dybe reservoirer er, samt hvor adskilte fra lavvandede grundvand de er, Forskere kan bestemme, hvilke der er sikrest at bruge til langtidslagring under overfladen.

De nye resultater kan også hjælpe med at søge efter udenjordisk liv ved at lade forskere studere miljøer, der ligner, hvor mikrobielle samfund kunne eksistere på andre planeter. Mikrobielt liv kan overleve i en række komplekse miljøer, fra ekstremt sure forhold til høje temperaturer, og dybt i jordskorpen er ingen undtagelse:Mikrober er blevet opdaget så dybt som 3,6 kilometer (2,2 miles) i den kontinentale skorpe.

Til Jennifer Biddle, en mikrobiolog ved University of Delaware, som ikke var involveret i undersøgelsen, at fordoble estimaterne af dybt grundvand betyder også en fordobling af den potentielle størrelse af den gådefulde dybe mikrobielle biosfære.

"Hvis du har flydende vand, der er en god chance for, at der er mikrober der, "Biddle sagde. Undergrundsorganismer overlever i det væsentlige på vand og klipper i stedet for vand og sollys." I disse mikrobielle systemer, de er i stand til at leve af [kemikalier]. Så længe der er kemikalier omkring, som de kan sætte sammen på en måde, der producerer energi, mikrober er i stand til at bruge det hele livet."

Denne fleksibilitet betyder, at marsmikrober kunne gemme sig i den røde planets eget dybe skorpe grundvand, hvis det er dernede.

"Hvis der er dybt grundvand på Mars, det er fuldstændig muligt, at hvis Mars var beboet i fortiden, at dybt grundvand potentielt kan have rester af mikrober, "ikke ulig det gamle vand på jorden, sagde Biddle. "Så dybe grundvandshabitater kan være gode analoger til andre planetariske kroppe som Mars eller Enceladus - en Saturnmåne - der helt sikkert har dybt vand."