Forskningen kan tillåta människor att göra förutsägelser på kontinental skala om var det kan vara säkrare att lagra föroreningar djupt under jorden.

Hydrologer är vanligtvis intresserade av saker som strömflöde och förutsägelser om översvämningar - vatten som vanligtvis finns i de översta 10 metrarna eller så på jorden.

Detta arbete ligger vid gränsen för hydrologi, mikrobiologi och geologi.

"Det verkar varje gång någon skrapar en ny plats i underytan, vi hittar liv som existerar någonstans vi inte trodde att det kunde förut och en av nyckelaspekterna till det verkar vara cirkulerande vatten, " sa medförfattaren Dr. Grant Ferguson (Ph.D.), en professor vid University of Saskatchewan College of Engineering, Skolan för miljö och hållbarhet, och medlem av Global Institute for Water Security.

"Vad vi tror att vi ser i underytan är att den inte har anpassat sig till vår nuvarande geologi ännu, ", sa Ferguson. "Vi tittar inte bara på djup hydrologi i djupet utan djup tid, för."

Artikeln, "Djup meteorisk vattencirkulation i jordskorpan, " publicerades nyligen av Geofysiska forskningsbrev .

Forskningen visar att vatten som började som nederbörd kan nå djup på mer än en kilometer och så djupt som fem kilometer över stora delar av Nordamerika. Branta berg har djupare cirkulation av meteoriskt vatten och på platser där topografin är relativt platt, cirkulationsdjupet är grundare.

"Den djupa underytan är en svart låda, " sa medförfattaren Dr Jennifer McIntosh (Ph.D.), professor i hydrologi och atmosfäriska vetenskaper vid University of Arizona. "Vi ville belysa det genom att använda fältmätningar som folk har gjort för att berätta hur djupt meteoriskt vatten ... har cirkulerat."

McIntosh sa att hon var förvånad över hur exakta deras förutsägelser var, men platserna där deras modeller inte fungerade kastade också intressant ljus över vår värld:Hon sa att på vissa ställen kan dagens topografi inte förklara cirkulationsdjupet för meteoriskt vatten.

"Om vi ​​går tillbaka i tiden, jordens yta såg annorlunda ut, McIntosh sa. "Vi börjar undersöka hur den förändringen över geologisk tid har påverkat vatten djupt under jorden."

Denna forskning berör geologiska krafter från när Klippiga bergen var större eller när Grand Canyon bildades, så vattnet är hundratals till miljoner år gammalt.

Forskarna använde en "fingeravtrycksteknik" med vattenstabila isotoper - icke-radioaktiva former av atomer som kan mätas i vattenprover. De stabila isotoperna berättade för dem vattnets ursprung och historia, som de jämförde med de förutsägelser de hade gjort om cirkulationsdjupet baserat på topografi och underytans geometri.

Det var en datautvinningsövning. De flesta av datapunkterna var prover som samlats in av tidigare forskare, som vatten som sipprat ner i djupa gruvor.

"Vattnet i underytan kan vara tusentals till miljoner år gammalt, och på vissa ställen reste kilometer djupt innan de nådde sin väg tillbaka till ytan, sa McIntosh.

Längs dess flödesväg, vattnet reagerade med stenar och släppte ut element i vad McIntosh beskriver som "ett transportband av vatten" som en gång var i kontakt med ytan och så småningom kommer att återvända till ytan med de naturliga signaturerna av deras flödesbanor.

"Om du tänker på vad vårt arv kan vara, det vattnet som går ner i marken idag, cirkulerar till ett par kilometers djup, vad skulle någon framtida civilisation hitta?" sa Ferguson.

Kommer mikroplaster och andra föroreningar att gå djupt ner i underytan bara för att hittas om 100 miljoner år från nu av vilken civilisation som än existerar på den tiden? Vad kommer det att säga dem om oss?

Detta är inte ämnen som hydrologer vanligtvis tänker på, sa Ferguson, vars forskning också ingår i det pankanadensiska programmet Global Water Futures

"[Hydrologer] tror att de pratar om långa tidsperioder när de tittar på historiska översvämningar som går tillbaka så långt som det instrumentella rekordet skulle gå, "som är ungefär 100 år, sa Ferguson.