25.09.2021, 6:37

Под нашими ногами воды больше, чем во всех ледниках и ледяных щитах

Под нашими ногами воды больше, чем во всех ледниках и ледяных щитах
Горячие источники, которые могут служить источником глубоких грунтовых вод, являются одним из мест на поверхности, где есть свидетельства того, что дождевая вода циркулирует на глубине двух километров и глубже. 

В верхних 2 километрах земной коры содержится примерно 24 миллиона кубических километров воды. В основном это питьевая вода. Однако под этим резервуаром, заключенным в скалы, есть еще один обширный водный ресурс, в основном состоящий из рассола на сотни миллионов, а возможно, даже более миллиарда лет

Последние оценки показывают, что эти ресурсы вместе с водой над ними составляют самый большой резервуар воды на Земле.

До сих пор считалось, что крупнейшими резервуарами воды на Земле, помимо океанов, являются ледники и ледовые щиты, объем которых составляет около 30 млн км3. Однако оказывается, что нам, вероятно, нужно проверить свои знания.

Мы хорошо знаем, сколько воды находится в верхнем 2-километровом слое земной коры. Однако ресурсы ниже, на глубине до 10 километров, гораздо менее известны. Их оценки были сделаны учеными из международной группы, состоящей из ученых из США, Канады, Великобритании и Гонконга.

Ученые исследовали зону «глубоких подземных вод», расположенную на глубине 2–10 километров. В своей работе они приняли во внимание распределение осадочных и кристаллизованных пород, а также оценки взаимосвязи между пористостью породы и глубиной, на которой они расположены. По оценкам, на глубине менее 2 км имеется около 20 миллионов км3 воды. 

Если эти оценки верны, 44 миллиона км3 воды находятся в земной коре на глубине до 10 километров. Это, в свою очередь, означает, что этой воды больше, чем воды, содержащейся в ледяных покровах. Такое открытие поможет лучше понять строение планеты и геохимические процессы, происходящие на Земле.

 Эти оценки расширяют наше понимание количества воды на Земле и добавляют новое измерение к нашему пониманию гидрологического цикла, - говорит Грант Фергюсон, гидролог из Университета Саскачевана.

Хотя эти глубоководные ресурсы нельзя использовать для пищевых целей или ирригационных целей, точные оценки количества воды и того, как она включена в круговорот поверхностных вод, необходимы для планирования таких мероприятий, как производство водорода, хранение ядерных отходов или удаление воздуха и безопасное хранение углекислого газа. 

Если, например, мы хотим безопасно хранить ядерные отходы под землей, мы должны найти место, недоступное для воды, которое затем оказывается на поверхности или в неглубоких подземных резервуарах. Таким образом мы избежим загрязнения воды, которую используем.

Глубоководные водоемы глубиной менее 2 километров могут быть изолированы на сотни миллионов или миллиарды лет. Они могут не иметь никакой связи с внешним миром. Таким образом, они являются капсулами времени, благодаря которым мы можем лучше понять условия, преобладавшие на Земле в прошлом. Они также могут содержать микроорганизмы, которые все еще активны сотни миллионов лет назад.

Ученые могут оценить глубоководные ресурсы, подсчитав, сколько воды может удерживаться в скалах. Это, в свою очередь, зависит от пористости горных пород. Более ранние оценки горных пород на глубине 2–10 км были сосредоточены на кристаллических породах, таких как гранит, которые имеют низкую пористость. Однако к этим оценкам авторы последних исследований добавили гораздо более пористые осадочные породы. И они обнаружили, что могут хранить еще 8 миллионов кубических километров воды.

Поскольку эта вода глубокая и часто встречается среди горных пород с низкой проницаемостью, она в значительной степени не включена в гидрологический цикл планеты. Тем более, что это в основном рассол, который может быть на 25% плотнее морской воды. А это еще больше затрудняет ему проникновение в более высокие слои земной коры. Однако это не исключено. Разница давления в областях на разных высотах может сделать круговорот воды действительно глубоким. Круговорот воды был задокументирован в нескольких местах Северной Америки, при этом поверхностные воды проникают в земную кору более чем на 2 километра.

Последние оценки вызвали большой интерес у специалистов, изучающих биосферу. На данный момент мы обнаружили микроорганизмы на глубине 3,6 километра. 

Если где-то есть вода, также велика вероятность присутствия микроорганизмов. Они могут жить благодаря химическим реакциям. Если вокруг них есть нужные элементы, они могут использовать их для выработки энергии, - говорит микробиолог Дженнифер Биддл из Университета Делавэра. 

Изучение этих глубоких вод также может многое рассказать нам о потенциальной жизни в других частях Солнечной системы.

Если на Марсе есть глубокие водоемы, там может быть жизнь. Таким образом, эти типы среды обитания на Земле могут быть очень хорошими аналогами других небесных тел, таких как Марс или Энцелад, спутник Сатурна, внутри которого определенно есть вода, добавляет Биддл.