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新估计表明:深层地下水可能是地球上最大的“水库” 超冰盖体积

来源:cnBeta.COM

据外媒报道,一项新研究称,温泉可作为深层地下水的来源,是地表上有证据表明雨水循环到两公里甚至更深处的地方之一。新研究将地表下两到十公里的咸水预估量增加了一倍,这些咸水可以储存废液,封存碳,或有助于寻找地外生命。

大约2400万立方公里(5.8立方英里)的地下水存在于地壳顶部两公里(1.2英里)的范围内。这些浅层地下水是我们用来饮用和灌溉的,而且大部分是淡水。但是在这之下是巨大的盐水库,其中一些有数亿至十多亿年的历史,被锁在岩石中。问题是。那里有多少?

一项新研究估计有大约2000万立方公里的深层地下水,或足以填满大约4800个大峡谷。结合以前对较浅的地下水的估计,新研究发现地下水是陆地上最大的水库,其规模为4400万立方公里,超过了地球上的冰盖的体积。

萨斯喀彻温大学的水文地质学家Grant Ferguson说,他是发表在《地球物理研究快报》上的这项新研究的主要作者。

虽然这种深层地下水不能用于饮用或灌溉,但准确估计深层地下水的水量和连通性对于安全规划其他地下活动是必要的,如制氢、核废料储存和碳封存。潜在的储存地点需要足够大,并与地表含水层隔离,以避免污染可用的浅层地下水。

由于这些深层水库可以与浅层含水层断开,在一些地方,盐水已经被困于地质学上的时间跨度。除了提供对地球表面过去条件的洞察力,这些古老的水也可能支持今天仍然活跃的微生物生态系统。这样的深层次表层生物群落为探索太阳系其他地方的潜在宜居区的任务规划提供了参考。

科学家们可以通过计算不同的岩石类型(具有不同的孔隙率)可以容纳多少水来估计深层地下水的数量。以前对2至10公里的深层地下水的估计只集中在孔隙率低的结晶岩上,如花岗岩。新研究增加了来自埋藏的沉积岩的体积,这些岩石比结晶岩的孔隙率更高,他们估计约为800万立方公里。这大约是贝加尔湖体积的339倍。

由于这些地下水大部分都很深,而且往往在渗透率很低的岩石中,水不能轻易地循环或流向地表,很大程度上切断了它与地球水文循环的联系。咸水的密度可能比海水大25%左右,这使得它很难"冲出"系统。但是,高海拔靠近低海拔的地区会有压力差,让浅水流向更深的地方,就像在水塔中储存水所产生的水压。可能循环深于2公里的地表水只在北美的几个地方被记录下来,最深的循环在怀俄明州西北部和阿尔伯塔州南部的洛基山脉附近。

虽然规模庞大,但这种深层地下水不会解决世界上的水短缺问题。根据该研究的作者,依靠淡化这些盐水并将其作为饮用水或灌溉用水的来源是不可行的。

加州大学圣塔芭芭拉分校的水文学家Scott Jasechko说:“我们在地球上仍有这种珍贵而有限的地下水,我们需要加以保护。”他没有参与这项新研究。

生命找到一种方式

深层地下水对于储存石油和天然气生产的废液以及碳封存非常重要。通过更好地量化这些深层水库有多大,以及它们与较浅的地下水有多大的联系,科学家们可以确定哪些是最安全的,可用于长期地下储存。

这些新发现还可以帮助寻找地外生命,让科学家研究类似于其他星球上可能存在的微生物群落的环境。微生物生命可以在各种复杂的环境中生存,从极度的酸性条件到高温,在地壳深处也不例外:科学家已经在深达3.6公里(2.2英里)的大陆地壳中发现了微生物。

对于没有参与这项研究的特拉华大学的微生物学家Jennifer Biddle来说,将深层地下水的估计值增加一倍意味着神秘的深层微生物生物圈的潜在规模也增加一倍。

Biddle说:“如果你有液态水,很有可能那里有微生物。地表下的生物基本上是靠水和岩石而不是水和阳光生存。在这些微生物系统中,它们能够依靠(化学品)生存。只要周围有它们能够以产生能量的方式组合在一起的化学品,微生物就能够利用这些化学品来生活。”

这种灵活性意味着火星微生物可能隐藏在这颗红色星球自己的深层地壳地下水中,如果那里有的话。

Biddle表示:“如果火星上有深层地下水,那么完全可行的是,如果火星在过去有生物居住,那么深层地下水有可能有残留的微生物,这与地球上的古水不一样。因此,深层地下水栖息地可能是其他行星体,如火星或土卫二Enceladus,那里肯定有深层水的伟大类似物。”