I en ny undersökning av underhavsbotten utanför USA:s nordöstra kust, forskare har gjort en överraskande upptäckt:en gigantisk akvifer av relativt färskt vatten fångat i porösa sediment som ligger under det salta havet. Det verkar vara den största sådan formation som hittills hittats i världen. Akvifären sträcker sig från stranden åtminstone från Massachusetts till New Jersey, sträcker sig mer eller mindre kontinuerligt ut cirka 50 mil till kanten av kontinentalsockeln. Om det finns på ytan, det skulle skapa en sjö som täcker ett 15-tal, 000 kvadratkilometer. Studien tyder på att sådana akviferer troligen ligger utanför många andra kuster världen över, och skulle kunna ge ett desperat behov av vatten till torra områden som nu riskerar att ta slut.

Forskarna använde innovativa mätningar av elektromagnetiska vågor för att kartlägga vattnet, som förblev osynliga för andra tekniker. "Vi visste att det fanns färskvatten där nere på isolerade platser, men vi visste inte omfattningen eller geometrin, " sa huvudförfattaren Chloe Gustafson, en Ph.D. kandidat vid Columbia Universitys Lamont-Doherty Earth Observatory. "Det kan visa sig vara en viktig resurs i andra delar av världen." Studien visas denna vecka i tidskriften Vetenskapliga rapporter .

De första antydningarna om akvifären kom på 1970-talet, när företag borrade utanför kusten efter olja, men ibland istället slå sötvatten. Borrhål är bara nålstick i havsbotten, och forskare diskuterade om vattenavlagringarna bara var isolerade fickor eller något större. Från och med för cirka 20 år sedan, studiemedförfattare Kerry Key, nu en Lamont-Doherty geofysiker, hjälpte oljebolag att utveckla tekniker för att använda elektromagnetisk avbildning av underhavsbotten för att leta efter olja. På senare tid, Key bestämde sig för att se om någon form av tekniken också kunde användas för att hitta sötvattenavlagringar. 2015, han och Rob L. Evans från Woods Hole Oceanographic Institution tillbringade 10 dagar på forskningsfartyget Lamont-Doherty Marcus G. Langseth och gjorde mätningar utanför södra New Jersey och Massachusetts-ön Martha's Vineyard, där spridda borrhål hade träffat sötvattenrika sediment.

De tappade mottagare till havsbotten för att mäta elektromagnetiska fält nedanför, och i vilken grad naturliga störningar som solvindar och blixtnedslag resonerade genom dem. En apparat som bogserades bakom fartyget avgav också konstgjorda elektromagnetiska pulser och registrerade samma typ av reaktioner från undervattensbotten. Båda metoderna fungerar på ett enkelt sätt:saltvatten är en bättre ledare av elektromagnetiska vågor än sötvatten, så sötvattnet stod ut som ett band med låg konduktans. Analyser visade att avlagringarna inte är spridda; de är mer eller mindre kontinuerliga, börjar vid strandlinjen och sträcker sig långt ut inom den grunda kontinentalsockeln – i vissa fall, så långt som 75 mil. För det mesta, de börjar på cirka 600 fot under havsbotten, och bottna vid ungefär 1, 200 fot.

Konsistensen av data från båda studieområdena gjorde det möjligt för forskarna att med en hög grad av tillförsikt sluta sig till att sötvattensediment kontinuerligt sträcker sig över inte bara New Jersey och stora delar av Massachusetts, men Rhode Islands mellanliggande kuster, Connecticut och New York. De uppskattar att regionen har minst 670 kubikmil sötvatten. Om framtida forskning visar att akvifären sträcker sig längre norrut och söderut, det skulle konkurrera med den stora Ogallala akvifären, som levererar livsviktigt grundvatten till åtta Great Plains-stater, från South Dakota till Texas.

Vattnet hamnade förmodligen under havsbotten på ett av två olika sätt, säger forskarna. Ett 15-tal, 000 till 20, 000 år sedan, mot slutet av den senaste istiden, mycket av världens vatten var instängt i milsdjup is; i Nordamerika, den sträckte sig genom det som nu är norra New Jersey, Long Island och New Englands kust. Havsnivåerna var mycket lägre, exponerar mycket av det som nu är USA:s undervattenskontinentalsockel. När isen smälte, sediment bildade enorma floddeltat på toppen av hyllan, och färskt vatten fastnade där i utspridda fickor. Senare, havsnivån steg. Tills nu, infångningen av sådant "fossilt" vatten har varit den vanliga förklaringen till allt sötvatten som finns under havet.

Men forskarna säger att de nya fynden indikerar att akvifären också matas av modern underjordisk avrinning från marken. När vatten från nederbörd och vattendrag sipprar genom landbaserade sediment, det pumpas sannolikt mot havet av det stigande och fallande trycket från tidvatten, sa Key. Han liknade detta med att en person tryckte upp och ner på en svamp för att suga in vatten från svampens sidor. Också, akvifären är i allmänhet färskast nära stranden, och saltare ju längre ut du kommer, vilket tyder på att det blandas gradvis med havsvatten över tiden. Färskvatten på land innehåller vanligtvis mindre än 1 promille salt, och det handlar om värdet som finns under havet nära land. När akvifären når sina ytterkanter, den stiger till 15 promille. (Typiskt havsvatten är 35 promille.)

Om vatten från de yttre delarna av akvifären skulle dras ut, det skulle behöva avsaltas för de flesta användningsområden, men kostnaden skulle vara mycket mindre än att bearbeta havsvatten, sa Key. "Vi behöver förmodligen inte göra det i den här regionen, men om vi kan visa att det finns stora akviferer i andra regioner, som potentiellt kan representera en resurs" på platser som södra Kalifornien, Australien, Mellanöstern eller Afrika i Sahara, han sa. Hans grupp hoppas kunna utöka sina undersökningar.