Nieuw onderzoek verdubbelt meer dan het geschatte volume van oude, zout grondwater dat diep in de aardkorst is opgeslagen.

Ongeveer 24 miljoen kubieke kilometer (5,8 kubieke mijl) grondwater bevindt zich in de bovenste twee kilometer (1,2 mijl) van de aardkorst. Dit ondiepe grondwater gebruiken we voor drinkwater en irrigatie, en het is meestal zoet water. Maar daaronder zijn enorme reservoirs met pekel, sommige honderden miljoenen tot meer dan een miljard jaar oud, opgesloten in de rotsen. De vraag was:hoeveel is er?

Een nieuwe studie schat dat er ongeveer 20 miljoen kubieke kilometer diep grondwater is, of genoeg om ongeveer 4 te vullen, 800 Grand Canyons. Gecombineerd met eerdere schattingen van ondieper grondwater, het nieuwe onderzoek vindt dat ondergronds water het grootste waterreservoir op het land is, meet 44 miljoen kubieke kilometer en overtreft het volume van de ijskappen van de aarde.

"Deze schatting vergroot ons conceptuele en praktische begrip van de hoeveelheid water die de aarde vasthoudt, en het voegt een heel andere dimensie toe aan de hydrologische cyclus, " zei Grant Ferguson, een hydrogeoloog aan de Universiteit van Saskatchewan die hoofdauteur was van de nieuwe studie in het AGU-tijdschrift Geofysische onderzoeksbrieven , die high-impact publiceert, korte rapporten met onmiddellijke implicaties voor alle aard- en ruimtewetenschappen.

Hoewel dit diepe grondwater niet kan worden gebruikt voor drinkwater of irrigatie, nauwkeurige schattingen van diep grondwatervolume en connectiviteit zijn nodig voor het veilig plannen van andere ondergrondse activiteiten, zoals waterstofproductie, opslag van kernafval en koolstofvastlegging. Potentiële opslaglocaties moeten groot genoeg zijn en afgesloten van oppervlaktewatervoerende lagen om verontreiniging van bruikbare, ondiep grondwater.

Omdat deze diepe reservoirs kunnen worden losgekoppeld van ondiepe watervoerende lagen, op sommige plaatsen is de pekel gedurende geologische tijdspannes opgesloten geweest. Naast het bieden van inzicht in vroegere omstandigheden op het aardoppervlak, deze oude wateren kunnen ook microbiële ecosystemen ondersteunen die vandaag nog steeds actief zijn. Dergelijke diepe ondergrondse biologische gemeenschappen vormen de basis voor missieplanning voor het verkennen van potentiële bewoonbare zones elders in het zonnestelsel.

Diep, zout water

Wetenschappers kunnen het diepe grondwatervolume schatten door te berekenen hoeveel water verschillende gesteentetypes, die een verschillende porositeit hebben (hoeveelheid lege ruimte), kan houden. Eerdere schattingen van diep grondwater tussen twee en tien kilometer waren alleen gericht op kristallijne gesteenten met een lage porositeit, zoals graniet. De nieuwe studie voegde het volume toe van begraven sedimentair gesteente, die poreuzer zijn dan kristallijne gesteenten, waarvan ze schatten dat het ongeveer 8 miljoen kubieke kilometer is. Dat is ongeveer 339 keer het volume van het Baikalmeer.

Omdat veel van dit grondwater zo diep is en vaak in rotsen met zeer lage permeabiliteiten, het water kan niet gemakkelijk circuleren of naar de oppervlakte stromen, grotendeels afsnijden van de hydrologische cyclus van de planeet. Het zoute water kan ongeveer 25% dichter zijn dan zeewater, wat het erg moeilijk maakt om het systeem "uit te spoelen". Maar gebieden met grote hoogte in de buurt van lage hoogte kunnen drukverschillen hebben waardoor ondiep water naar grotere diepten kan stromen, zoals de waterdruk die ontstaat door water op te slaan in een watertoren. Oppervlaktewateren die waarschijnlijk dieper dan 2 kilometer hebben gecirculeerd, zijn slechts op enkele plaatsen in Noord-Amerika gedocumenteerd, met de diepste circulatie in de buurt van de Rocky Mountains in het noordwesten van Wyoming en het zuiden van Alberta.

Hoewel enorm, dit diepe grondwater zal de watertekorten in de wereld niet oplossen. Het is niet haalbaar om te vertrouwen op het ontzilten van deze pekel en het te gebruiken als een bron van drinkwater of irrigatie, volgens de auteurs van de studie.

"We hebben nog steeds deze kostbare en eindige hoeveelheid grondwater op planeet Aarde die we moeten beschermen, " zei hydroloog Scott Jasechko van de Universiteit van Californië-Santa Barbara, die niet betrokken was bij de nieuwe studie.

Het leven vindt een weg

Diep grondwater is belangrijk voor de opslag van afvalvloeistoffen uit de olie- en gaswinning en voor koolstofvastlegging. Door beter te kwantificeren hoe groot deze diepe reservoirs zijn, en hoe losgekoppeld van ondieper grondwater ze zijn, wetenschappers kunnen bepalen welke het veiligst zijn om te gebruiken voor langdurige ondergrondse opslag.

De nieuwe bevindingen kunnen ook helpen bij het zoeken naar buitenaards leven door wetenschappers omgevingen te laten bestuderen die vergelijkbaar zijn met waar microbiële gemeenschappen op andere planeten zouden kunnen bestaan. Microbieel leven kan overleven in een verscheidenheid aan complexe omgevingen, van extreem zure omstandigheden tot hoge temperaturen, en diep in de aardkorst is geen uitzondering:er zijn microben ontdekt tot wel 3,6 kilometer (2,2 mijl) in de continentale korst.

Aan Jennifer Biddle, een microbioloog aan de Universiteit van Delaware die niet bij het onderzoek betrokken was, een verdubbeling van de schattingen van diep grondwater betekent ook een verdubbeling van de potentiële omvang van de raadselachtige diepe microbiële biosfeer.

"Als je vloeibaar water hebt, grote kans dat er microben zijn, "Zei Biddle. Ondergrondse organismen overleven in wezen op water en rotsen in plaats van water en zonlicht. "In deze microbiële systemen, ze kunnen leven van [chemicaliën]. Zolang er chemicaliën in de buurt zijn die ze kunnen samenstellen op een manier die energie produceert, microben kunnen dat levenslang gebruiken."

Die flexibiliteit betekent dat Mars-microben zich kunnen verbergen in het diepe grondwater van de rode planeet, als het daar beneden is.

"Als er diep grondwater op Mars is, het is heel goed mogelijk dat als Mars in het verleden bewoond was, dat diep grondwater mogelijk overblijvende microben kan bevatten, "niet anders dan het oude water op aarde, zei Biddle. "Dus diepe grondwaterhabitats kunnen geweldige analogen zijn voor andere planetaire lichamen zoals Mars of Enceladus - een maan van Saturnus - die zeker diep water heeft."