В ходе нового исследования морского дна у северо-восточного побережья США ученые сделали удивительное открытие: гигантский водоносный горизонт с относительно пресной водой, запертый в пористых отложениях, лежащих под соленым океаном. Похоже, это самое большое подобное образование, когда-либо найденное в мире. Водоносный горизонт простирается от берега, по крайней мере, от Массачусетса до Нью-Джерси, простираясь более или менее непрерывно примерно на 50 миль до края континентального шельфа. Если бы его нашли на поверхности, образовалось бы озеро площадью около 15 000 квадратных миль. Исследование предполагает, что такие водоносные горизонты, вероятно, расположены у многих других побережий по всему миру и могут обеспечить крайне необходимую воду для засушливых районов, которые сейчас находятся под угрозой истощения.
Исследователи использовали инновационные измерения электромагнитных волн для картографирования воды, которые оставались невидимыми для других технологий. «Мы знали, что там, внизу, в изолированных местах есть пресная вода, но мы не знали ни ее размеров, ни геометрии», - говорит ведущий автор исследования Хлоя Густафсон, доктор философии. кандидат Земной обсерватории Ламонта-Доэрти Колумбийского университета. «Это может оказаться важным ресурсом в других частях мира». Исследование опубликовано на этой неделе в журнале Scientific Reports.
Первые намеки на наличие водоносного горизонта появились в 1970-х годах, когда компании бурили у береговой линии нефть, но иногда вместо этого находили пресную воду. Буровые скважины - это просто булавочные уколы на морском дне, и ученые спорили, были ли отложения воды просто изолированными карманами или чем-то большим. Около 20 лет назад соавтор исследования Керри Ки, ныне геофизик Ламонт-Доэрти, помогал нефтяным компаниям разрабатывать методы использования электромагнитных изображений морского дна для поиска нефти. Совсем недавно Ки решил посмотреть, можно ли использовать эту технологию для поиска месторождений пресной воды. В 2015 году он и Роб Л. Эванс из Океанографического института Вудс-Хоул провели 10 дней на исследовательском судне Lamont-Doherty Marcus G. Langseth, проводя измерения у южного штата Нью-Джерси и на острове Массачусетс в Мартас-Винъярд, где разбросанные буровые скважины пробили свежие воды. богатые водой отложения.
Они сбрасывали приемники на морское дно, чтобы измерять электромагнитные поля внизу и степень, в которой естественные возмущения, такие как солнечные ветры и удары молнии, резонируют через них. Аппарат, буксируемый за кораблем, также излучал искусственные электромагнитные импульсы и регистрировал такие же реакции подводного дна. Оба метода работают по простому принципу: соленая вода лучше проводит электромагнитные волны, чем пресная, поэтому пресная вода выделялась полосой низкой проводимости. Анализы показали, что отложения не разбросаны; они более или менее непрерывны, начинаются у береговой линии и простираются далеко в пределах мелководья континентального шельфа - в некоторых случаях до 75 миль. По большей части они начинаются на глубине около 600 футов ниже дна океана и заканчиваются на глубине около 1200 футов.
Согласованность данных из обеих областей исследования позволила исследователям с высокой степенью уверенности сделать вывод о том, что пресноводные отложения постоянно охватывают не только Нью-Джерси и большую часть Массачусетса, но и промежуточные побережья Род-Айленда, Коннектикут. и Нью-Йорк. По их оценкам, в регионе содержится не менее 670 кубических миль пресной воды. Если будущие исследования покажут, что водоносный горизонт простирается дальше на север и юг, он будет конкурировать с великим водоносным горизонтом Огаллала, который снабжает жизненно важными подземными водами восемь штатов Великих равнин, от Южной Дакоты до Техаса..
Вода, вероятно, попала под морское дно одним из двух разных способов, говорят исследователи. Примерно от 15 000 до 20 000 лет назад, к концу последнего ледникового периода, большая часть мировой воды была заперта во льду глубиной в милю; в Северной Америке он простирался через то, что сейчас является северным Нью-Джерси, Лонг-Айлендом и побережьем Новой Англии. Уровень моря был намного ниже, обнажая большую часть того, что сейчас является подводным континентальным шельфом США. Когда лед таял, отложения образовывали огромные речные дельты на вершине шельфа, и пресная вода скапливалась там в разрозненных карманах. Позже уровень моря поднялся. До сих пор ловушка такой «ископаемой» воды была обычным объяснением любой пресной воды, найденной под океаном.
Но исследователи говорят, что новые данные указывают на то, что водоносный горизонт также питается современным подземным стоком с земли. По словам Ки, поскольку вода из дождевых осадков и водоемов просачивается через береговые отложения, она, вероятно, перекачивается в сторону моря под действием приливов и отливов. Он сравнил это с человеком, нажимающим вверх и вниз на губку, чтобы всосать воду со сторон губки. Кроме того, водоносный горизонт, как правило, наиболее пресный у берега и тем более соленый, чем дальше вы уходите, что позволяет предположить, что со временем он постепенно смешивается с океанской водой. Наземная пресная вода обычно содержит менее 1 части на тысячу солей, и это примерно то же значение, что и под водой вблизи суши. К тому времени, когда водоносный горизонт достигает своих внешних краев, он повышается до 15 частей на тысячу. (Типичная морская вода составляет 35 частей на тысячу.)
Если вода из внешних частей водоносного горизонта будет забираться, ее придется опреснять для большинства целей, но стоимость будет намного меньше, чем обработка морской воды, сказал Ки. «Нам, вероятно, не нужно делать это в этом регионе, но если мы сможем показать, что в других регионах есть большие водоносные горизонты, это может потенциально представлять собой ресурс» в таких местах, как южная Калифорния, Австралия, Ближний Восток или Сахара, сказал он.. Его группа надеется расширить свои исследования.