A mély talajvíz forrását biztosító melegforrások egyike azon helyek a felszínen, ahol bizonyíthatóan két kilométeres vagy annál mélyebb esővíz kering.
Egy új kutatás megduplázza a sós víz mennyiségét 10-XNUMX kilométerrel a felszín alatt, amely tárolhatja a hulladékfolyadékokat, megköti a szenet, és irányíthatja a földönkívüli élet keresését.
Az új kutatások több mint kétszeresére növelik a földkéreg mélyén tárolt ősi, sós talajvíz becsült mennyiségét.
Körülbelül 24 millió köbkilométer (5.8 köbmérföld) talajvíz található a földkéreg felső két kilométerén (1.2 mérföld). Ezt a sekély talajvizet használjuk ivásra és öntözésre, és ez többnyire édesvíz. De alatta hatalmas sósvíz-tározók találhatók, amelyek egy része több százmillió és több mint egymilliárd éves, a sziklák közé zárva. A kérdés az volt: mennyi van?
Egy új tanulmány becslése szerint körülbelül 20 millió köbkilométernyi mély talajvíz van, ami körülbelül 4,800 Grand Canyon kitöltéséhez elegendő. A sekélyebb talajvízre vonatkozó korábbi becslésekkel kombinálva az új kutatás megállapította, hogy a felszín alatti víz a legnagyobb szárazföldi víztározó, mérete 44 millió köbkilométer, és meghaladja a Föld jégtakaróinak térfogatát.
"Ez a becslés kibővíti fogalmi és gyakorlati megértéseinket a Földön található víz mennyiségéről, és egy teljesen más dimenziót ad a hidrológiai körforgásnak" - mondta Grant Ferguson, a Saskatchewani Egyetem hidrogeológusa, az új tanulmány vezető szerzője. az AGU folyóiratban Geophysical Research Letters, amely nagy hatású, rövid formátumú jelentéseket tesz közzé azonnali következményekkel, amelyek kiterjednek az összes föld- és űrtudományra.
Míg ez a mély talajvíz nem használható ivásra vagy öntözésre, a mély talajvíz mennyiségének és összekapcsolhatóságának pontos becslése szükséges az egyéb felszín alatti tevékenységek, például a hidrogéntermelés, a nukleáris hulladék tárolása és a szénmegkötés biztonságos tervezéséhez. A lehetséges tárolóhelyeknek elég nagyoknak kell lenniük, és el kell zárni a felszíni víztartó rétegektől, hogy elkerüljék a használható, sekély talajvíz szennyeződését.
Összehasonlítva a bolygó víztározóinak relatív méretét, a felszín alatti vizek – mind a sekély édesvízi, mind a mélyebb, sós vizek – a szárazföldi víz körülbelül 60%-át teszik ki, míg a jégtakarók közel 40%-át. Az új tanulmány megközelítőleg megkétszerezte a mély sós talajvíz tározó méretét. Köszönetnyilvánítás: AGU/Geophysical Research Letters
Mivel ezek a mély tározók leválaszthatók a sekély víztartó rétegekről, egyes helyeken a sóoldat geológiai távon csapdába esett. Amellett, hogy betekintést nyújtanak a Föld felszínének múltbeli állapotaiba, ezek az ősi vizek támogathatják a ma is aktív mikrobiális ökoszisztémákat. Az ilyen mély felszín alatti biológiai közösségek tájékoztatják a küldetések tervezését a Naprendszerben máshol lehetséges lakható zónák feltárására.
Mély, sós víz
A tudósok úgy tudják megbecsülni a mély talajvíz térfogatát, hogy kiszámolják, mennyi vizet tud befogadni a különböző kőzettípusok, amelyek eltérő porozitásúak (üres tér nagysága). A 10 és 8 kilométer közötti mély talajvíz korábbi becslései csak az alacsony porozitású kristályos kőzetekre, például a gránitra összpontosítottak. Az új tanulmány hozzáadta az eltemetett üledékes kőzetekből származó térfogatot, amelyek porózusabbak, mint a kristályos kőzetek, és becsléseik szerint körülbelül 339 millió köbkilométer. Ez nagyjából XNUMX-szerese a Bajkál-tó térfogatának.
Mivel a talajvíz nagy része olyan mélyen van, és gyakran nagyon alacsony áteresztőképességű sziklákban van, a víz nem tud könnyen keringeni vagy a felszínre áramlani, ami nagyrészt elzárja a bolygó hidrológiai ciklusától. A sós víz körülbelül 25%-kal sűrűbb lehet, mint a tengervíz, ami nagyon megnehezíti a rendszer „kiöblítését”. De a nagy magasságú területeken az alacsony szint közelében előfordulhatnak nyomáskülönbségek, amelyek lehetővé teszik a sekély víz nagyobb mélységbe áramlását, mint például a víz víztoronyban való tárolása által létrehozott víznyomás. A felszíni vizek, amelyek valószínűleg 2 kilométernél mélyebben keringtek, csak eddig dokumentált néhány helyen Észak-Amerikában, a legmélyebb keringéssel a Sziklás-hegység közelében Wyoming északnyugati részén és Alberta déli részén.
Bár hatalmas, ez a mély talajvíz nem oldja meg a világ vízhiányát. A tanulmány szerzői szerint nem lehet támaszkodni ennek a sóoldatnak a sótalanítására és ivóvízforrásként vagy öntözésre való felhasználására.
"Még mindig megvan ez az értékes és véges mennyiségű felszín alatti víz a Földön, amelyet meg kell védenünk" - mondta Scott Jasechko, a Kaliforniai Egyetem hidrológusa, a Santa Barbara, aki nem vett részt az új tanulmányban.
Az élet megtalálja a módját
A mély talajvíz fontos az olaj- és gáztermelésből származó hulladékok tárolása és a szénmegkötés szempontjából. Azáltal, hogy jobban számszerűsítik, mekkorák ezek a mély tározók, és mennyire vannak elválasztva a sekélyebb talajvíztől, a tudósok meghatározhatják, melyik a legbiztonságosabb a hosszú távú felszín alatti tároláshoz.
Az új eredmények szintén segíthetnek a keresés a földönkívüli élet érdekében, lehetővé téve a tudósok számára, hogy olyan környezeteket tanulmányozzanak, amelyek hasonlóak ahhoz, ahol más bolygókon mikrobiális közösségek létezhetnének. A mikrobiális élet sokféle összetett környezetben képes életben maradni, a rendkívül savas körülményektől a magas hőmérsékletekig, és ez alól a földkéreg mélyén élők sem kivételek: a mikrobákat a kontinentális kéreg 3.6 kilométeres mélységében fedezték fel.
Jennifer Biddle, a Delaware Egyetem mikrobiológusa szerint, aki nem vett részt a vizsgálatban, a mély talajvízre vonatkozó becslések megkétszerezése a rejtélyes mély mikrobiális bioszféra potenciális méretének megkétszerezését jelenti.
"Ha van folyékony víz, jó esély van arra, hogy mikrobák vannak ott" - mondta Biddle. A felszín alatti élőlények lényegében a vízen és a sziklákon élnek túl víz és napfény helyett. „Ezekben a mikrobiális rendszerekben képesek [vegyi anyagokból] élni. Mindaddig, amíg vannak olyan vegyi anyagok, amelyeket úgy tudnak összeállítani, hogy energiát termeljenek, a mikrobák képesek ezt az életben felhasználni.”
Ez a rugalmasság azt jelenti, hogy a marsi mikrobák megbújhatnak a vörös bolygó saját mély kéreg felszín alatti vizében, ha az ott van.
„Ha mély talajvíz van rajta Mars, teljesen megvalósítható, hogy ha a Mars lakott volt a múltban, akkor a mély talajvízben potenciálisan mikrobák maradványai lehetnek” – mondta Biddle. „Tehát a mély talajvíz élőhelyek nagyszerű analógjai lehetnek más bolygótesteknek, például a Marsnak vagy az Enceladusnak – egy holdnak. Szaturnusz– határozottan mély a víz.
Hivatkozás: Grant Ferguson, Jennifer C. McIntosh, Oliver Warr, Barbara Sherwood Lollar, Christopher J. Ballentine, James S. Famiglietti, Ji-Hyun Kim, Joseph R. Michalski, John F. Mustár, Jesse Tarnas és Jeffrey J. McDonnell, 9. augusztus 2021., Geophysical Research Letters.
DOI: 10.1029 / 2021GL093549
Szerzői:
- Grant Ferguson (levelező szerző), Civil, Geological and Environmental Engineering Department, Global Institute for Water Security, and School of Environment and Sustainability, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK, Kanada; és Hidrológia és légköri tudományok, Arizonai Egyetem, Tucson, AZ, USA
- Jennifer McIntosh, Építőipari, Földtani és Környezetmérnöki Tanszék, Saskatchewani Egyetem, Saskatoon, SK, Kanada és Hidrológia és Légkörtudományok, Arizonai Egyetem, Tucson, AZ, USA
- Oliver Warr, Földtudományi Tanszék, Torontói Egyetem, Toronto, ON, Kanada
- Barbara Sherwood Lollar, Földtudományi Tanszék, Torontói Egyetem, Toronto, ON, Kanada
- Christopher J. Ballentine, Földtudományi Tanszék, University of Oxford, Oxford, Egyesült Királyság
- James S. Famiglietti, Global Institute for Water Security, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK, Kanada és School of Environment and Sustainability, University of Saskatchewan, Saskatoon, SK, Kanada
- Ji-Hyun Kim, Hidrológia és Légkörtudományok, Arizonai Egyetem, Tucson, AZ, USA
- Joseph R. Michalski, Föld- és Bolygótudományi Osztály, Hongkongi Egyetem, Hongkong, Kína
- John F. Mustard, Földi Környezet- és Bolygótudományi Tanszék, Brown Egyetem, Providence, RI, USA
- Jesse Tarnas, Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, Pasadena, CA, USA
- Jeffrey J. McDonnell, Globális Vízbiztonsági Intézet és Környezetvédelmi és Fenntarthatósági Iskola, Saskatchewani Egyetem, Saskatoon, SK, Kanada, Erőforrás- és Környezetmérnöki Iskola, Ludong Egyetem, Yantai, Kína és Földrajzi, Föld- és Környezettudományi Iskola , Birmingham Egyetem, Birmingham, Egyesült Királyság
