Coasta de Est are un acvifer uriaș de apă dulce în larg – cum a ajuns acolo?

Un sfert din populația lumii este în prezent stresată de apă, consumând aproape întreaga lor aprovizionare cu apă proaspătă în fiecare an. ONU prezice că până în 2030, acest lucru va crește două treimi din populaţie.

Apa dulce este probabil cea mai esențială resursă a lumii, dar schimbările climatice sporesc deficitul acesteia. O sursă neașteptată poate avea potențialul de a oferi o oarecare alinare: acvifere offshore, corpuri submarine gigantice de rocă sau sedimente care rețin și transportă apa dulce. Dar cercetătorii nu știu cum ajunge apa acolo, întrebare care trebuie rezolvată dacă vrem să înțelegem cum să gestionăm apa stocată în ele.

De zeci de ani, oamenii de știință au știut despre un acvifer în largul coastei de est a SUA. Se întinde de la Martha’s Vineyard până în New Jersey și deține aproape la fel de multă apă ca două lacuri Ontario. Cercetare prezentat la conferința American Geophysical Union în decembrie a încercat să explice de unde provine apa — un pas cheie în a afla unde se află ascunse alte acvifere submarine în întreaga lume.

Pe măsură ce descoperim și studiem mai multe dintre ele, acviferele din larg ar putea deveni o resursă puțin probabilă pentru apă potabilă. Aflarea sursei apei ne poate spune dacă aceste rezerve de apă dulce se reconstruiesc lent în timp sau sunt o sursă de urgență unică.

Reconstruirea istoriei

Când calotele de gheață se așezau de-a lungul Coastei de Est și nivelul mării era semnificativ mai scăzut decât este în prezent, linia de coastă se afla la aproximativ 100 de kilometri mai departe de mare. De-a lungul timpului, apa dulce a umplut mici buzunare în terenul deschis, nisipos. Apoi, acum 10.000 de ani, planeta s-a încălzit, iar nivelul mării a crescut, prinzând apa dulce în uriașul acvifer de pe platforma continentală. Dar cum a ajuns acea apă pe platforma continentală, în primul rând, este un mister.

Paleo-hidrogeologul Mark Person a Institutului de Minerițe și Tehnologie din New Mexico a studiat acviferul din 1991. În ultimele trei decenii, a spus el, înțelegerea oamenilor de știință cu privire la dimensiunea, volumul și vârsta acviferului s-a extins masiv. Dar încă nu au găsit în cuie sursa apei, ceea ce ar putea dezvălui unde se ascund alte acvifere scufundate – dacă aflăm condițiile care au umplut-o pe aceasta, am putea căuta alte locații care au avut condiții similare.

„Nu putem reconstitui istoria Pământului”, a spus Person. Fără capacitatea de a efectua experimente controlate, oamenii de știință recurg adesea la modelare pentru a determina cum s-au format structurile geologice cu milioane de ani în urmă. „Este un fel ca lucrătorii criminalişti care se uită la locul crimei”, a spus el.

Person a dezvoltat trei modele bidimensionale ale acviferului offshore folosind date seismice și probe de sedimente și apă din forajele forate pe țărm. Două modele implicau topirea straturilor de gheață; unul nu a făcut-o.

Apoi, pentru a corobora modelele, Person a apelat la izotopi – atomi cu același număr de protoni, dar cu un număr diferit de neutroni. Apa conține în mare parte oxigen-16, o formă mai ușoară de oxigen cu doi neutroni mai puțini decât oxigenul-18.

De-a lungul ultimului milion de ani, un ciclu de încălzire și răcire planetară a avut loc la fiecare 100.000 de ani. În timpul încălzirii, bricheta ¹⁶O din oceane s-a evaporat în atmosferă cu o rată mai mare decât cea mai grea ¹⁸O. În timpul răcirii, acel oxigen mai ușor a coborât sub formă de zăpadă, formând învelișuri de gheață cu niveluri mai scăzute de ¹⁸O și lăsând în urmă oceane cu niveluri mai mari de ¹⁸O.

Pentru a determina dacă calotele de gheață au jucat un rol în formarea acviferului platoului continental, a explicat Person, trebuie să căutați apă care este epuizată în ¹⁸O—un semn sigur că provine din gheața care se topeau la baza lor. Echipa Person a folosit înregistrările globale existente ale izotopilor din cochiliile animalelor care locuiesc în adâncurile oceanelor din apropierea acviferului. (Cochiliile conțin carbonat, un ion care include oxigenul extras din apă).

Persoana a încorporat apoi metode dezvoltate de un student absolvent al Columbia în 2019 care implică utilizarea imagistica electromagnetică pentru a cartografi fin acviferele submarine. Deoarece apa sărată este mai conductivă din punct de vedere electric decât apa dulce, granițele dintre cele două tipuri de apă sunt clare atunci când impulsurile electromagnetice sunt trimise prin fundul mării: apa sărată conduce bine semnalul, iar apa dulce nu. Rezultatele arată ca o hartă termică, care arată regiunile în care sunt concentrate apa dulce și sărată.

O persoană a comparat datele electromagnetice și izotopice cu modelele sale pentru a vedea care scenarii istorice (gheață sau fără gheață) erau susceptibile statistic de a forma un acvifer care se potrivește cu toate datele. Rezultatele sale, care se află în etapa de revizuire cu Buletinul Societății Geologice din America, sugerează că este foarte probabil ca straturile de gheață să fi jucat un rol în formarea acviferului.

„Există multă incertitudine”, a spus Person, dar „este cel mai bun lucru pe care îl avem”.