La nuova ricerca più che raddoppia il volume stimato di antichi, acque sotterranee salate immagazzinate in profondità all'interno della crosta terrestre.

Circa 24 milioni di chilometri cubi (5,8 miglia cubiche) di acque sotterranee risiedono nei primi due chilometri (1,2 miglia) della crosta terrestre. Queste acque sotterranee poco profonde sono ciò che usiamo per bere e irrigare, ed è per lo più d'acqua dolce. Ma al di sotto ci sono vasti serbatoi di salamoia, alcune di esse vecchie da centinaia di milioni a più di un miliardo di anni, rinchiuso nelle rocce. La domanda era:quanto c'è?

Un nuovo studio stima che ci siano circa 20 milioni di chilometri cubi di acque sotterranee profonde, o abbastanza per riempire circa 4, 800 Grandi Canyon. In combinazione con le precedenti stime di acque sotterranee meno profonde, la nuova ricerca scopre che l'acqua sotterranea è il più grande serbatoio di acqua sulla terraferma, misura 44 milioni di chilometri cubi e supera il volume delle calotte glaciali della Terra.

"Questa stima amplia la nostra comprensione concettuale e pratica della quantità di acqua che la Terra contiene, e aggiunge una dimensione completamente diversa al ciclo idrologico, "ha detto Grant Ferguson, un idrogeologo dell'Università del Saskatchewan, autore principale del nuovo studio sulla rivista AGU Lettere di ricerca geofisica , che pubblica ad alto impatto, rapporti in formato breve con implicazioni immediate che abbracciano tutte le scienze della Terra e dello spazio.

Sebbene queste acque sotterranee profonde non possano essere utilizzate per bere o irrigare, sono necessarie stime accurate del volume delle acque sotterranee profonde e della connettività per pianificare in sicurezza altre attività sotterranee, come la produzione di idrogeno, stoccaggio di scorie nucleari e sequestro del carbonio. I potenziali siti di stoccaggio devono essere sufficientemente grandi e sigillati dalle falde acquifere superficiali per evitare di contaminare l'utilizzabile, acque sotterranee poco profonde.

Poiché questi serbatoi profondi possono essere scollegati da falde acquifere poco profonde, in alcuni punti la salamoia è rimasta intrappolata per periodi geologici. Oltre a offrire informazioni sulle condizioni passate sulla superficie terrestre, queste antiche acque possono sostenere anche ecosistemi microbici ancora attivi oggi. Tali comunità biologiche del sottosuolo profondo informano la pianificazione della missione per esplorare potenziali zone abitabili in altre parti del sistema solare.

Profondo, acqua salata

Gli scienziati possono stimare il volume delle acque sotterranee profonde calcolando quanta acqua ha diversi tipi di roccia, che hanno diversa porosità (quantità di spazio vuoto), può tenere. Stime precedenti di acque sotterranee profonde tra i due e i 10 chilometri si sono concentrate solo su rocce cristalline con bassa porosità, come il granito. Il nuovo studio ha aggiunto il volume delle rocce sedimentarie sepolte, che sono più porose delle rocce cristalline, che hanno stimato è di circa 8 milioni di chilometri cubi. È circa 339 volte il volume del lago Baikal.

Poiché gran parte di queste acque sotterranee è così profonda e spesso all'interno di rocce con permeabilità molto basse, l'acqua non può circolare facilmente o defluire in superficie, in gran parte tagliandolo fuori dal ciclo idrologico del pianeta. L'acqua salata può essere circa il 25% più densa dell'acqua di mare, il che rende molto difficile "svuotare" il sistema. Ma le aree ad alta quota vicino a bassa quota possono avere differenze di pressione che consentono alle acque poco profonde di fluire a profondità maggiori, come la pressione dell'acqua creata immagazzinando l'acqua in una torre dell'acqua. Le acque superficiali che probabilmente circolavano a profondità superiori a 2 chilometri sono state documentate solo in pochi luoghi del Nord America, con la circolazione più profonda vicino alle Montagne Rocciose nel Wyoming nordoccidentale e nel sud dell'Alberta.

Mentre vasto, queste acque sotterranee profonde non risolveranno la scarsità d'acqua nel mondo. Non è possibile fare affidamento sulla desalinizzazione di questa salamoia e utilizzarla come fonte di acqua potabile o per irrigazione, secondo gli autori dello studio.

"Abbiamo ancora questo prezioso e finito volume di acque sotterranee sul pianeta Terra che dobbiamo proteggere, " ha detto l'idrologo Scott Jasechko presso l'Università della California-Santa Barbara, che non era coinvolto nel nuovo studio.

La vita trova un modo

Le acque sotterranee profonde sono importanti per lo stoccaggio dei fluidi di scarto della produzione di petrolio e gas e per il sequestro del carbonio. Quantificando meglio quanto sono grandi questi serbatoi profondi, e quanto sono disconnessi dalle acque sotterranee meno profonde, gli scienziati possono determinare quali sono i più sicuri da utilizzare per lo stoccaggio a lungo termine nel sottosuolo.

Le nuove scoperte potrebbero anche aiutare la ricerca di vita extraterrestre consentendo agli scienziati di studiare ambienti simili a quelli in cui potrebbero esistere comunità microbiche su altri pianeti. La vita microbica può sopravvivere in una varietà di ambienti complessi, da condizioni estremamente acide a temperature elevate, e nel profondo della crosta terrestre non fa eccezione:i microbi sono stati scoperti fino a 3,6 chilometri (2,2 miglia) nella crosta continentale.

A Jennifer Biddle, un microbiologo dell'Università del Delaware che non era coinvolto nello studio, raddoppiare le stime delle acque sotterranee profonde significa raddoppiare anche la dimensione potenziale dell'enigmatica biosfera microbica profonda.

"Se hai acqua liquida, ci sono buone probabilità che ci siano microbi lì, " ha detto Biddle. Gli organismi del sottosuolo essenzialmente sopravvivono sull'acqua e sulle rocce invece che sull'acqua e sulla luce solare. "In questi sistemi microbici, sono in grado di vivere di [sostanze chimiche]. Finché ci sono sostanze chimiche in giro che possono mettere insieme in modo da produrre energia, i microbi sono in grado di usarlo per tutta la vita."

Questa flessibilità significa che i microbi marziani potrebbero nascondersi nelle acque sotterranee profonde della crosta del pianeta rosso, se è laggiù.

"Se ci sono acque sotterranee profonde su Marte, è del tutto fattibile che se Marte fosse abitato in passato, che le acque sotterranee profonde potrebbero potenzialmente avere microbi residui, "non diversamente dall'antica acqua sulla Terra, ha detto Biddle. "Così gli habitat delle acque sotterranee profonde potrebbero essere grandi analoghi per altri corpi planetari come Marte o Encelado, una luna di Saturno, che ha sicuramente acque profonde".