Sources chaudes, qui peut puiser des eaux souterraines profondes, sont l'un des endroits à la surface où il y a des preuves d'eau de pluie circulant à des profondeurs de deux kilomètres et plus. Crédit :Amy Hamerly/Unsplash
De nouvelles recherches font plus que doubler le volume estimé d'anciens, eaux souterraines salées stockées au plus profond de la croûte terrestre.
Environ 24 millions de kilomètres cubes (5,8 miles cubes) d'eaux souterraines se trouvent dans les deux premiers kilomètres (1,2 miles) de la croûte terrestre. Cette eau souterraine peu profonde est ce que nous utilisons pour la boisson et l'irrigation, et c'est surtout de l'eau douce. Mais en dessous se trouvent de vastes réservoirs de saumure, certains d'entre eux ont des centaines de millions à plus d'un milliard d'années, enfermé dans les rochers. La question était :combien y a-t-il ?
Une nouvelle étude estime qu'il y a environ 20 millions de kilomètres cubes d'eaux souterraines profondes, ou assez pour remplir environ 4, 800 Grands Canyons. Combiné avec les estimations précédentes des eaux souterraines moins profondes, la nouvelle recherche révèle que l'eau souterraine est le plus grand réservoir d'eau sur terre, mesurant 44 millions de kilomètres cubes et dépassant le volume des calottes glaciaires de la Terre.
"Cette estimation élargit notre compréhension conceptuelle et pratique de la quantité d'eau que la Terre contient, et cela ajoute une toute autre dimension au cycle hydrologique, " dit Grant Ferguson, un hydrogéologue de l'Université de la Saskatchewan qui était l'auteur principal de la nouvelle étude dans le journal AGU Lettres de recherche géophysique , qui publie à fort impact, rapports de format court avec des implications immédiates couvrant toutes les sciences de la Terre et de l'espace.
Bien que ces eaux souterraines profondes ne puissent pas être utilisées pour la boisson ou l'irrigation, des estimations précises du volume et de la connectivité des eaux souterraines profondes sont nécessaires pour planifier en toute sécurité d'autres activités souterraines, comme la production d'hydrogène, stockage des déchets nucléaires et séquestration du carbone. Les sites de stockage potentiels doivent être suffisamment grands et isolés des aquifères de surface pour éviter toute contamination utilisable, eaux souterraines peu profondes.
En comparant les tailles relatives des réservoirs d'eau de la planète, eaux souterraines - à la fois eaux douces peu profondes et plus profondes, eau salée - représente environ 60% de l'eau sur terre, tandis que les calottes glaciaires sont proches de 40%. La nouvelle étude a approximativement doublé la taille du réservoir d'eau souterraine saline profonde. Crédit :AGU/Lettres de recherche géophysique
Parce que ces réservoirs profonds peuvent être déconnectés des aquifères peu profonds, à certains endroits, la saumure a été piégée pendant des périodes géologiques. En plus d'offrir un aperçu des conditions passées à la surface de la Terre, ces eaux anciennes pourraient également abriter des écosystèmes microbiens encore actifs aujourd'hui. De telles communautés biologiques souterraines profondes informent la planification de la mission pour explorer des zones habitables potentielles ailleurs dans le système solaire.
Profond, eau salée
Les scientifiques peuvent estimer le volume des eaux souterraines profondes en calculant la quantité d'eau de différents types de roches, qui ont une porosité différente (quantité d'espace vide), peut tenir. Les estimations précédentes des eaux souterraines profondes entre deux et 10 kilomètres se concentraient uniquement sur les roches cristallines à faible porosité, comme le granit. La nouvelle étude a ajouté le volume des roches sédimentaires enfouies, qui sont plus poreuses que les roches cristallines, qu'ils ont estimé à environ 8 millions de kilomètres cubes. C'est environ 339 fois le volume du lac Baïkal.
Parce qu'une grande partie de cette eau souterraine est si profonde et souvent dans des roches à très faible perméabilité, l'eau ne peut pas facilement circuler ou couler à la surface, la coupant largement du cycle hydrologique de la planète. L'eau salée peut être environ 25% plus dense que l'eau de mer, ce qui rend très difficile le « rinçage » du système. Mais les zones à haute altitude près de faible altitude peuvent avoir des différences de pression qui permettent aux eaux peu profondes de s'écouler à de plus grandes profondeurs, comme la pression de l'eau créée par le stockage de l'eau dans un château d'eau. Les eaux de surface susceptibles d'avoir circulé à plus de 2 kilomètres de profondeur n'ont été documentées qu'à quelques endroits en Amérique du Nord, avec la circulation la plus profonde près des montagnes Rocheuses dans le nord-ouest du Wyoming et le sud de l'Alberta.
Bien que vaste, cette nappe phréatique profonde ne résoudra pas les pénuries d'eau dans le monde. Il n'est pas envisageable de compter sur le dessalement de cette saumure et son utilisation comme source d'eau potable ou d'irrigation, selon les auteurs de l'étude.
"Nous avons encore ce volume précieux et fini d'eaux souterraines sur la planète Terre que nous devons protéger, " a déclaré l'hydrologue Scott Jasechko à l'Université de Californie-Santa Barbara, qui n'était pas impliqué dans la nouvelle étude.
La vie trouve un chemin
Les eaux souterraines profondes sont importantes pour le stockage des fluides résiduaires de la production de pétrole et de gaz et pour la séquestration du carbone. En quantifiant mieux la taille de ces réservoirs profonds, ainsi que leur déconnexion des eaux souterraines moins profondes, les scientifiques peuvent déterminer lesquels sont les plus sûrs à utiliser pour le stockage souterrain à long terme.
Les nouvelles découvertes pourraient également aider à la recherche de vie extraterrestre en permettant aux scientifiques d'étudier des environnements similaires à ceux où des communautés microbiennes pourraient exister sur d'autres planètes. La vie microbienne peut survivre dans une variété d'environnements complexes, des conditions extrêmement acides aux températures élevées, et profondément dans la croûte terrestre ne fait pas exception :des microbes ont été découverts jusqu'à 3,6 kilomètres (2,2 miles) dans la croûte continentale.
À Jennifer Biddle, un microbiologiste de l'Université du Delaware qui n'a pas participé à l'étude, doubler les estimations des eaux souterraines profondes signifie également doubler la taille potentielle de l'énigmatique biosphère microbienne profonde.
"Si vous avez de l'eau liquide, il y a de fortes chances qu'il y ait des microbes là-bas, ", a déclaré Biddle. Les organismes souterrains survivent essentiellement sur l'eau et les roches au lieu de l'eau et de la lumière du soleil. "Dans ces systèmes microbiens, ils peuvent vivre de [produits chimiques]. Tant qu'il y a des produits chimiques autour qu'ils peuvent assembler de manière à produire de l'énergie, les microbes sont capables de l'utiliser pour la vie."
Cette flexibilité signifie que des microbes martiens pourraient se cacher dans les eaux souterraines profondes de la croûte terrestre de la planète rouge, si c'est là-bas.
"S'il y a de l'eau souterraine profonde sur Mars, il est tout à fait possible que si Mars était habitée dans le passé, que les eaux souterraines profondes pourraient potentiellement contenir des microbes résiduels, " un peu comme l'ancienne eau sur Terre, dit Biddle. "Donc, les habitats d'eaux souterraines profondes pourraient être d'excellents analogues pour d'autres corps planétaires comme Mars ou Encelade - une lune de Saturne - qui a certainement de l'eau profonde."
