可以获取深层地下水的温泉是地表有证据表明雨水循环到两公里或更深的地方之一。
新的研究使地表以下 10 到 XNUMX 公里处的咸水量翻了一番，这些咸水可以储存废液、隔离碳并指导我们寻找外星生命。
新的研究使地壳深处储存的古代含盐地下水的估计量增加了一倍以上。
大约 24 万立方公里（5.8 立方英里）的地下水位于地壳顶部两公里（1.2 英里）的范围内。 这种浅层地下水是我们用来饮用和灌溉的，主要是淡水。 但在其下方是巨大的盐水水库，其中一些有数亿至十亿多年的历史，被锁在岩石中。 问题是：有多少？
一项新的研究估计，大约有 20 万立方千米的深层地下水，足以填满大约 4,800 个大峡谷。 结合先前对较浅地下水的估计，新研究发现地下水是陆地上最大的水库，面积达 44 万立方千米，超过了地球冰盖的体积。
这项新研究的主要作者、萨斯喀彻温大学水文地质学家格兰特弗格森说：“这一估计扩展了我们对地球所含水量的概念和实践理解，并为水文循环增加了一个完全不同的维度。”在 AGU 杂志上 地球物理研究快报，出版具有直接影响的高影响力、简短格式的报告，涵盖所有地球和空间科学。
虽然这种深层地下水不能用于饮用或灌溉，但准确估计深层地下水量和连通性对于安全规划其他地下活动（如制氢、核废料储存和碳封存）是必要的。 潜在的储存地点需要足够大并与地表含水层隔离，以避免污染可用的浅层地下水。
比较地球水库的相对大小，地下水——浅淡水和更深的咸水——约占陆地水的 60%，而冰盖则接近 40%。 这项新研究使深层咸水地下水库的规模大约增加了一倍。 学分：AGU/地球物理研究快报
由于这些深层储层可以与浅层含水层分离，因此在某些地方，盐水已经被截留了一段地质时间。 除了提供对地球表面过去状况的见解外，这些古老的水域还可能支持今天仍然活跃的微生物生态系统。 如此深的地下生物群落为探索太阳系其他地方潜在可居住区的任务规划提供了依据。
深咸的水
科学家们可以通过计算具有不同孔隙度（空隙量）的不同岩石类型可以容纳多少水来估计深层地下水的体积。 先前对 10 至 8 公里深地下水的估计仅集中在低孔隙率的结晶岩上，如花岗岩。 这项新研究增加了埋藏的沉积岩的体积，这些沉积岩的孔隙比结晶岩多，他们估计约为 339 万立方千米。 这大约是贝加尔湖体积的 XNUMX 倍。
由于大部分地下水非常深，并且通常在渗透率非常低的岩石中，因此水不能轻易循环或流到地表，从而在很大程度上切断了地球的水文循环。 咸水的密度可能比海水高 25% 左右，这使得“冲洗”系统变得非常困难。 但是低海拔附近的高海拔地区可能会有压力差，让浅水流到更深的深度，就像在水塔中储存水所产生的水压一样。 可能已经循环超过 2 公里的地表水只 记录 在北美的一些地方，在怀俄明州西北部和阿尔伯塔省南部的落基山脉附近循环最深。
虽然巨大，但这种深层地下水并不能解决世界水资源短缺问题。 该研究的作者表示，依靠淡化这种盐水并将其用作饮用或灌溉的水源是不可行的。
加州大学圣巴巴拉分校的水文学家斯科特·贾塞奇科（Scott Jasechko）没有参与这项新研究，他说：“地球上我们仍然拥有需要保护的宝贵而有限的地下水量。”
生活找到方法
深层地下水对于储存石油和天然气生产产生的废液以及碳封存很重要。 通过更好地量化这些深层水库的大小，以及它们与较浅地下水的脱节程度，科学家们可以确定哪些是最安全的用于长期地下储存。
新发现也可能有助于 搜索、 通过让科学家研究类似于其他行星上微生物群落可能存在的环境来寻找外星生命。 微生物生命可以在各种复杂的环境中生存，从极酸性条件到高温，地壳深处也不例外：在大陆地壳深处已发现微生物达3.6公里（2.2英里）。
对于未参与这项研究的特拉华大学微生物学家詹妮弗·比德尔（Jennifer Biddle）来说，将深层地下水的估计值增加一倍意味着神秘的深层微生物生物圈的潜在规模也会增加一倍。
“如果你有液态水，那里很可能有微生物，”比德尔说。 地下生物基本上依靠水和岩石而不是水和阳光生存。 “在这些微生物系统中，它们能够以[化学物质]为生。 只要周围有化学物质，它们可以以产生能量的方式组合在一起，微生物就能够将其用于生命。”
这种灵活性意味着火星微生物可能隐藏在这颗红色星球自己的深层地壳地下水中，如果它在下面的话。
“如果有很深的地下水 三月，完全可行的是，如果火星过去有人居住，那么深层地下水可能会残留微生物，”比德尔说，这与地球上的古代水没什么不同。 “如此深的地下水栖息地可能是火星或土卫二等其他行星体的很好的类似物—— 土星——那肯定有很深的水。”
参考：Grant Ferguson、Jennifer C. McIntosh、Oliver Warr、Barbara Sherwood Lollar、Christopher J. Ballentine、James S. Famiglietti、Ji-Hyun Kim、Joseph R. Michalski、John F. Mustard，Jesse Tarnas 和 Jeffrey J. McDonnell，9 年 2021 月 XNUMX 日， 地球物理研究快报.
DOI：10.1029 / 2021GL093549
作者：
- Grant Ferguson（通讯作者），加拿大萨斯卡通萨斯喀彻温大学全球水安全研究所土木、地质与环境工程系和环境与可持续发展学院； 和水文和大气科学，亚利桑那大学，亚利桑那州图森，美国
- Jennifer McIntosh，萨斯喀彻温大学土木、地质和环境工程系，萨斯卡通，SK，加拿大和水文和大气科学，亚利桑那大学，亚利桑那州图森，美国
- Oliver Warr，多伦多大学地球科学系，多伦多，安大略省，加拿大
- Barbara Sherwood Lollar，多伦多大学地球科学系，多伦多，安大略省，加拿大
- Christopher J. Ballentine，地球科学系， 牛津大学, 英国牛津
- James S. Famiglietti，萨斯喀彻温大学全球水安全研究所，加拿大萨斯卡通，萨斯喀彻温大学环境与可持续发展学院，加拿大萨斯卡通
- Ji-Hyun Kim，水文和大气科学，亚利桑那大学，亚利桑那州图森，美国
- Joseph R. Michalski，香港大学地球与行星科学系，中国香港
- John F. Mustard，美国罗德岛州普罗维登斯布朗大学地球环境与行星科学系
- Jesse Tarnas，喷气推进实验室，加州理工学院，加利福尼亚州帕萨迪纳，美国
- Jeffrey J. McDonnell, 萨斯喀彻温大学全球水安全研究所和环境与可持续发展学院，加拿大萨斯卡通，鲁东大学资源与环境工程学院，中国烟台，地理、地球与环境科学学院, 伯明翰大学，英国伯明翰
