Ny forskning mer än fördubblar den uppskattade volymen av forntida, salt grundvatten lagrat djupt i jordskorpan.

Cirka 24 miljoner kubik kilometer (5,8 kubikmil) grundvatten ligger inom de två översta kilometerna av jordskorpan. Det grunda grundvattnet är det vi använder för att dricka och bevattna, och det är mestadels sötvatten. Men under det finns stora magasiner med saltlake, en del av det hundratals miljoner till mer än en miljard år gammal, inlåst i klipporna. Frågan var:Hur mycket är det?

En ny studie uppskattar att det finns cirka 20 miljoner kubik kilometer djupt grundvatten, eller tillräckligt för att fylla runt 4, 800 Grand Canyon. I kombination med tidigare uppskattningar av grundare grundvatten, den nya forskningen finner att underjordiskt vatten är den största vattenreservoaren på land, mäter 44 miljoner kubik kilometer och överträffar volymen av jordens isark.

"Denna uppskattning utökar vår konceptuella och praktiska förståelse av mängden vatten som jorden rymmer, och det ger en helt annan dimension till den hydrologiska cykeln, "sa Grant Ferguson, en hydrogeolog vid University of Saskatchewan som var huvudförfattare till den nya studien i AGU -tidskriften Geofysiska forskningsbrev , som publicerar hög effekt, kortformatrapporter med omedelbara konsekvenser som spänner över alla jord- och rymdvetenskaper.

Även om detta djupa grundvatten inte kan användas för drickning eller bevattning, noggranna uppskattningar av djup grundvattenvolym och anslutning är nödvändiga för att säkert planera andra aktiviteter under ytan, såsom väteproduktion, lagring av kärnavfall och koldioxidavskiljning. Potentiella lagringsplatser måste vara tillräckligt stora och förseglade från ytvattendrag för att undvika kontaminering av användbara, grunt grundvatten.

Eftersom dessa djupa reservoarer kan kopplas bort från grunda vattendrag, på vissa ställen har saltlaken fastnat för geologiska tidsintervaller. Förutom att ge insikter om tidigare förhållanden på jordens yta, dessa gamla vatten kan också stödja mikrobiella ekosystem som fortfarande är aktiva idag. Sådana djupa underjordiska biologiska samhällen informerar om uppdragsplanering för att utforska potentiella beboeliga zoner någon annanstans i solsystemet.

Djup, saltvatten

Forskare kan uppskatta djup grundvattenvolym genom att beräkna hur mycket vatten olika bergarter, som har olika porositet (mängden tomt utrymme), kan hålla. Tidigare uppskattningar av djupt grundvatten mellan två och 10 kilometer fokuserade endast på kristallina stenar med låg porositet, som granit. Den nya studien lade till volymen från nedgrävda sedimentära bergarter, som är mer porösa än kristallina stenar, som de uppskattade är cirka 8 miljoner kubik kilometer. Det är ungefär 339 gånger volymen för Bajkalsjön.

Eftersom mycket av detta grundvatten är så djupt och ofta i stenar med mycket låg permeabilitet, vattnet kan inte enkelt cirkulera eller rinna till ytan, till stor del avskärmar den från planetens hydrologiska kretslopp. Saltvattnet kan vara cirka 25% tätare än havsvatten, vilket gör det mycket svårt att "spola ut" systemet. Men områden med hög höjd nära låg höjd kan ha tryckskillnader som låter grunt vatten flöda till större djup, som vattentrycket som skapas genom att lagra vatten i ett vattentorn. Ytvatten som sannolikt har cirkulerat djupare än 2 kilometer har bara dokumenterats på några få platser i Nordamerika, med den djupaste cirkulationen nära Rocky Mountains i nordvästra Wyoming och södra Alberta.

Medan det är stort, detta djupa grundvatten kommer inte att lösa världens vattenbrist. Det är inte möjligt att förlita sig på att avsalta denna saltlösning och använda den som en vattenkälla för att dricka eller bevattna, enligt studiens författare.

"Vi har fortfarande denna värdefulla och ändliga grundvattenvolym på planeten jorden som vi behöver skydda, "sa hydrologen Scott Jasechko vid University of California-Santa Barbara, som inte var inblandad i den nya studien.

Livet hittar ett sätt

Djupt grundvatten är viktigt för lagring av spillvätskor från olje- och gasproduktion och för koldioxidutsläpp. Genom att bättre kvantifiera hur stora dessa djupa reservoarer är, samt hur frikopplade från grundare grundvatten de är, forskare kan avgöra vilka som är säkrast att använda för långsiktig lagring under ytan.

De nya fynden kan också underlätta sökandet efter utomjordiskt liv genom att låta forskare studera miljöer som liknar där mikrobiella samhällen kan existera på andra planeter. Mikrobiellt liv kan överleva i en mängd komplexa miljöer, från extremt sura förhållanden till höga temperaturer, och djupt i jordskorpan är inget undantag:Mikrober har upptäckts så djupt som 3,6 kilometer i den kontinentala skorpan.

Till Jennifer Biddle, en mikrobiolog vid University of Delaware som inte var inblandad i studien, att fördubbla uppskattningarna av djupt grundvatten innebär också en fördubbling av den potentiella storleken på den gåtfulla djupa mikrobiella biosfären.

"Om du har flytande vatten, det finns en god chans att det finns mikrober där, "Sa Biddle. Underjordiska organismer överlever i huvudsak på vatten och stenar istället för vatten och solljus." I dessa mikrobiella system, de kan leva av [kemikalier]. Så länge det finns kemikalier runt omkring som de kan sätta ihop på ett sätt som producerar energi, mikrober kan använda det för livet. "

Den flexibiliteten innebär att marsmikrober kan gömma sig i den röda planetens egna djupa grundvatten, om det är där nere.

"Om det finns djupt grundvatten på Mars, det är helt möjligt att om Mars var bebott tidigare att djupt grundvatten potentiellt kan ha kvarvarande mikrober, "inte till skillnad från det gamla vattnet på jorden, Sa Biddle. "Så djupa grundvattenbiotoper kan vara bra analoger för andra planetkroppar som Mars eller Enceladus - en Saturnusmåne - som definitivt har djupt vatten."