Растущий спрос на более глубокие скважины истощает древние запасы воды

Сообщества, зависящие от реки Колорадо, сталкиваются с водным кризисом. Уровень воды в озере Мид, крупнейшем водохранилище реки, упал до отметок, невиданных с момента его создания после строительства плотины Гувера примерно столетие назад. Аризона и Невада столкнулись с первыми в истории обязательными сокращениями водозабора, в то время как вода из других водохранилищ сбрасывается для поддержания работы гидроэлектростанций на Колорадо. Поскольку даже могучая Колорадо и её водохранилища не защищены от жары и засухи, усугубляемых изменением климата, возникает вопрос: откуда Западу брать воду?

Один из скрытых ответов — под землёй. По мере того как рост температур и засухи иссушают реки и тают горные ледники, люди всё больше зависят от воды под ногами. Подземные водные ресурсы в настоящее время обеспечивают питьевой водой почти половину населения мира и примерно 40% воды, используемой для орошения в глобальном масштабе. Многие не осознают, насколько старой и уязвимой может быть эта вода.

Большая часть воды, хранящейся под землёй, находится там десятилетиями, а значительная её часть — сотни, тысячи или даже миллионы лет. Более древние грунтовые воды, как правило, залегают глубоко, где они меньше подвержены влиянию поверхностных условий, таких как засуха и загрязнение. Поскольку мелкие колодцы пересыхают под давлением урбанизации, роста населения и изменения климата, древние подземные воды приобретают всё большее значение.

Древняя вода и современные проблемы

Вода, находившаяся под землёй тысячу лет, имеет другой минеральный состав из-за выщелачивания веществ из окружающих пород. Она также может быть слишком солёной для питья без дорогостоящей очистки, особенно в прибрежных районах, где перекачка создаёт условия для проникновения морской воды в водоносные горизонты. Древним грунтовым водам требуются тысячи лет для естественного восполнения. Кроме того, как показала засуха в Калифорнии в 2011–2017 годах, осушение подземных резервуаров приводит к сжатию пород и проседанию почвы, безвозвратно уменьшая ёмкость водоносных горизонтов.

Тем не менее, люди бурят всё более глубокие скважины на Западе по мере истощения поверхностных вод. Это дорого, нарушает естественные потоки, питающие родники и реки, и может привести к смешиванию чистой древней воды с загрязнённой современной, ухудшая качество и вынуждая бурить ещё глубже.

Климатическая летопись в древней воде

Как и окаменелости, чрезвычайно древние «ископаемые грунтовые воды» несут информацию о прошлом. Растворённые в них химические вещества действуют как часы (например, радиоуглерод-14) или как крошечные термометры (благородные газы, такие как аргон и ксенон, растворимость которых зависит от температуры). Они сохраняют данные об условиях окружающей среды в момент просачивания воды под землю тысячи лет назад.

Концентрации благородных газов в ископаемых грунтовых водах позволили получить одни из самых надёжных оценок температуры на суше во время последнего ледникового периода. Эти данные помогают понять современный климат, в том числе чувствительность средней температуры Земли к содержанию CO₂ в атмосфере, подтверждая недавние оценки о потеплении на 3,4 °C при удвоении концентрации углекислого газа.

Будущее древних водоносных горизонтов

В некоторых регионах, например, в Новой Англии, древние грунтовые воды используются устойчиво благодаря регулярным осадкам и альтернативным источникам. Однако на Западе, в засушливых районах, более века нерационального водопользования привело к истощению древних подземных ресурсов. Яркий пример — водоносный горизонт Огаллала на Великих равнинах, жизненно важный буфер против засухи для миллионов людей и ферм от Южной Дакоты до Техаса. Его осушение в результате орошения происходит неустойчивыми темпами, а естественное пополнение заняло бы тысячи лет.

По мере потепления планеты древние грунтовые воды становятся всё более важными — будь то водоснабжение городов, орошение полей или предоставление ключей к пониманию прошлого Земли для подготовки к неопределённому будущему.