Samhällen som är beroende av Coloradofloden står inför en vattenkris. Lake Mead, flodens största reservoar, har sjunkit till nivåer som inte setts sedan den skapades av konstruktionen av Hoover Dam för ungefär ett sekel sedan. Arizona och Nevada står inför sina första obligatoriska vattensänkningar någonsin, medan vatten släpps ut från andra reservoarer för att hålla Coloradoflodens vattenkraftverk igång.

Om inte ens det mäktiga Colorado och dess reservoarer är immuna mot värmen och torkan som förvärras av klimatförändringarna, var ska väst få sitt vatten?

Det finns ett dolt svar:underground.

När stigande temperaturer och torka torkar upp floder och smälter bergsglaciärer, människor blir alltmer beroende av vattnet under fötterna. Grundvattenresurser levererar för närvarande dricksvatten till nästan hälften av världens befolkning och ungefär 40% av vattnet som används för bevattning globalt.

Vad många inte inser är hur gammalt - och hur sårbart - mycket av det vattnet är.

Det mesta vatten som lagrats under jorden har funnits där i decennier, och mycket av det har suttit i hundratals, tusentals eller till och med miljoner år. Äldre grundvatten tenderar att ligga djupt under jorden, där det är mindre lätt att påverka av ytförhållanden som torka och föroreningar.

När grundare brunnar torkar ut under trycket från stadsutveckling, befolkningstillväxt och klimatförändringar, gammalt grundvatten blir allt viktigare.

Dricker gammalt grundvatten

Om du bet i en brödbit som var 1, 000 år gammal, du skulle nog märka det.

Vatten som har legat under jorden i tusen år kan smaka annorlunda, för. Det läcker ut naturliga kemikalier från det omgivande berget, ändra dess mineralinnehåll. Vissa naturliga föroreningar kopplade till grundvattensåldern-som humörhöjande litium-kan ha positiva effekter. Andra föroreningar, som järn och mangan, kan vara besvärande.

Äldre grundvatten är också ibland för salt för att drickas utan dyr rening. Detta problem kan vara värre nära kusterna:Överpumpning skapar utrymme som kan dra havsvatten in i akviferer och förorena dryckesförråd.

Forntida grundvatten kan ta tusentals år att fylla på naturligt. Och, som Kalifornien såg under sin torka 2011-2017, naturliga underjordiska förvaringsutrymmen komprimeras när de töms, så de kan inte fylla på till sin tidigare kapacitet. Denna packning gör i sin tur att marken ovanför spricker, spänne och handfat.

Ändå borrar människor i dag djupare brunnar i väst när torka utarmar ytvatten och gårdar är mer beroende av grundvatten.

Vad betyder det att vatten är "gammalt"?

Låt oss föreställa oss en regnstorm över centrala Kalifornien 15, 000 år sedan. När stormen rullar över det som nu är San Francisco, det mesta av regnet faller i Stilla havet, där det så småningom kommer att avdunsta tillbaka till atmosfären. Dock, en del regn faller också i floder och sjöar och över torra land. När regnet sipprar genom lager av jord, den kommer in i långsamt sipprande "flödesbanor" av underjordiskt vatten.

Vissa av dessa vägar leder djupare och djupare, där vatten samlas i springor i berggrunden hundratals meter under jorden. Vattnet som samlas i dessa underjordiska reserver är på sätt och vis avskuren från den aktiva vattencykeln - åtminstone på tidsskalor som är relevanta för människors liv.

I Kaliforniens torra Central Valley, mycket av det tillgängliga gamla vattnet har pumpats ut ur jorden, mest för jordbruket. Där den naturliga påfyllningstidsskalan skulle vara i storleksordningen årtusenden, läckage från jordbruket har delvis fyllt på vissa akviferer med nyare – alltför ofta förorenat – vatten. Faktiskt, platser som Fresno fyller nu aktivt på vattendrag med rent vatten (t.ex. renat avloppsvatten eller dagvatten) i en process som kallas "hanterad vattendragsladdning".

Under 2014, halvvägs genom deras värsta torka i modernt minne, Kalifornien blev den sista västra staten som antog en lag som kräver lokala grundvattensplaner för hållbarhet. Grundvatten kan vara motståndskraftigt mot värmeböljor och klimatförändringar, men om du använder allt, du är i trubbel.

Ett svar på vattenbehovet? Borra djupare. Ändå är det svaret inte hållbart.

Först, det är dyrt:Stora jordbruksföretag och litiumgruvföretag tenderar att vara den sortens investerare som har råd att borra tillräckligt djupt, medan små landsbygdssamhällen inte kan.

Andra, när du pumpar gammalt grundvatten, akviferer behöver tid att fyllas på. Flödesvägar kan störas, kvävning av en naturlig vattentillförsel till källor, våtmarker och floder. Under tiden, förändringen i trycket under jorden kan destabilisera jorden, får land att sjunka och till och med leda till jordbävningar.

För det tredje är förorening:Medan den är djup, mineralrikt forntida grundvatten är ofta renare och säkrare att dricka än yngre, grundare grundvatten, överpumpning kan ändra på det. Eftersom vattenspända regioner är mer beroende av djupt grundvatten, överpumpning sänker vattennivån och drar ner förorenat modernt vatten som kan blandas med det äldre vattnet. Denna blandning gör att vattenkvaliteten försämras, leder till efterfrågan på allt djupare brunnar.

Läser klimathistoria i forntida grundvatten

Det finns andra skäl att bry sig om gammalt grundvatten. Som faktiska fossiler, extremt gammalt "fossilt grundvatten" kan lära oss om det förflutna.

Föreställ dig vår förhistoriska regnstorm igen:15, 000 år sedan, klimatet var helt annorlunda än idag. Kemikalier som lösts upp i forntida grundvatten kan detekteras idag, öppna fönster i en förfluten värld. Vissa lösta kemikalier fungerar som klockor, berätta för forskarna om grundvattnets ålder. Till exempel, vi vet hur snabbt löst kol-14 och krypton-18 sönderfaller, så vi kan mäta dem för att beräkna när vattnet senast interagerade med luft.

Yngre grundvatten som försvann under jorden efter 1950-talet har en unik, konstgjord kemisk signatur:höga nivåer av tritium från atombombtestning.

Andra lösta kemikalier beter sig som små termometrar. Ädelgaser som argon och xenon, till exempel, löser upp mer i kallt vatten än i varmt vatten, längs en exakt känd temperaturkurva. När grundvattnet är isolerat från luften, upplösta ädelgaser gör inte så mycket. Som ett resultat, de bevarar information om miljöförhållandena vid den tidpunkt då vattnet först sipprade in i underytan.

Koncentrationerna av ädelgaser i fossilt grundvatten har gett några av våra mest tillförlitliga uppskattningar av temperaturen på land under den senaste istiden. Sådana fynd ger insikt i moderna klimat, inklusive hur känslig jordens medeltemperatur är för koldioxid i atmosfären. Dessa metoder stödjer en färsk studie som fann 3,4 graders uppvärmning med varje fördubbling av koldioxid.

Grundvattnets förflutna och framtid

Människor i vissa regioner, som New England, har druckit forntida grundvatten i åratal med liten risk att uttömma användbara förråd. Regelbundna nederbörd och olika vattenkällor – inklusive ytvatten i sjöar, floder och snöpackning – tillhandahåller alternativ till grundvatten och fyller även på akviferer med nytt vatten. Om vattendrag kan hålla jämna steg med efterfrågan, vattnet kan användas hållbart.

Ut västerut, fastän, över ett sekel av ohanterad och orimlig vattenanvändning innebär att några av de platser som är mest beroende av grundvatten - torra regioner som är sårbara för torka - har slösat bort de gamla vattenresurser som en gång fanns under jorden.

Ett känt prejudikat för detta problem finns i Great Plains. Där, det forntida vattnet i Ogallala Aquifer levererar dricksvatten och bevattning för miljontals människor och gårdar från South Dakota till Texas. Om folk skulle pumpa denna akvifer torr, det skulle ta tusentals år att fylla på naturligt. Det är en viktig buffert mot torka, men bevattning och vattenintensivt jordbruk sänker vattennivån i ohållbara hastigheter.

När planeten värms upp, forntida grundvatten blir allt viktigare – oavsett om det rinner från din kökskran, bevattning av matgrödor, eller erbjuda varningar om jordens förflutna som kan hjälpa oss att förbereda oss för en oviss framtid.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.