Подробности методики датирования подземных вод

Ученые из Университета Делавэра и Аргоннской национальной лаборатории детализировали в журнале Nature Geoscience новую методику датирования подземных вод с помощью редкого изотопа криптона-81. Это позволяет определять возраст воды вплоть до миллиона лет, что критически важно для оценки устойчивости водных ресурсов, особенно в засушливых регионах.

Метод основан на измерении содержания изотопа ⁸¹Kr, который образуется в атмосфере под действием космических лучей и попадает в грунтовые воды с дождем. Его период полураспада составляет 229 000 лет. С помощью уникального лазерного атомного захвата (atom-trap trace analysis) ученые могут подсчитать буквально тысячи атомов ⁸¹Kr в литре воды. Применение метода к образцам из гигантского водоносного горизонта Гуарани в Бразилии показало возраст самой старой воды около 830 000 лет.

Эта техника преодолевает ключевые ограничения традиционных методов. Углерод-14 (¹⁴C) позволяет датировать объекты лишь до ~60 000 лет, а датирование по гелию-4 (⁴He) часто искажается из-за фонового гелия из коренных пород. Поскольку ⁸¹Kr имеет исключительно атмосферное происхождение, он служит идеальным индикатором. Более того, исследователи разработали модель, которая использует данные по ⁸¹Kr для калибровки и корректировки возрастов, полученных по гелию-4, что позволяет применять её даже там, где прямые измерения криптона отсутствуют.

Знание возраста подземных вод — ключ к устойчивому управлению ресурсами. Как отметил руководитель исследования Нил Стуркио, в таких штатах, как Калифорния или Аризона, где водоносные горизонты истощаются быстрее, чем пополняются, эта методика поможет определить безопасный ежегодный объем забора воды. Она также важна для трансграничных водоносных систем, например, в Северной Африке или Южной Америке, где вопрос о принадлежности и долговечности водных ресурсов может стать политически острым.