Ученые обнаружили «секретную» пресную воду на дне океана, вселяя надежду в мир, страдающий от жажды

НА БОРТУ ПОДЪЕМНОГО СУДНА «РОБЕРТ», Северная Атлантика — В далеком прошлом ледяной ландшафт Земли превратился в морской, когда лёд растаял, и океаны поднялись у берегов нынешней северо-восточной части США. Почти 50 лет назад судно правительства США, занимавшееся поисками полезных ископаемых и углеводородов в этом районе, пробурило морское дно, чтобы посмотреть, что там может быть обнаружено.

Из всего, что можно было найти под соленой глубиной, он нашел пресную воду.

Этим летом первая в своём роде глобальная исследовательская экспедиция продолжила расследование этого сюрприза . Буря скважины для поиска пресной воды под солёной водой у побережья Кейп-Кода, «Экспедиция 501» извлекла тысячи образцов из того, что сейчас считается гигантским скрытым водоносным горизонтом, простирающимся от Нью-Джерси до севера штата Мэн.

«Это всего лишь одно из многих хранилищ «секретной пресной воды», которые, как известно, существуют в мелководных соленых водах по всему миру и которые когда-нибудь могут быть использованы для утоления растущей жажды планеты », — сказал Брэндон Дуган, один из руководителей научной экспедиции.

«Нам нужно искать все возможности, чтобы найти больше воды для общества», — заявил Дуган, геофизик и гидролог из Горной школы Колорадо, журналистам Associated Press, недавно проведшим 12 часов на буровой платформе. Исследовательские группы исследовали «одно из последних мест на Земле, где, вероятно, стали бы искать пресную воду».

Они обнаружили её и в ближайшие месяцы проведут анализ почти 50 000 литров (13 209 галлонов) в своих лабораториях по всему миру. Они намерены разгадать тайну её происхождения — будь то ледниковая вода, связанные с ней подземные водные системы на суше или какая-то комбинация этих факторов.

Потенциал огромен. Как и трудности с добычей воды, головоломки о том, кому она принадлежит, кто её использует и как её добывать, не причиняя чрезмерного вреда природе. Потребуются годы, чтобы доставить эту воду на берег для массового использования, если это вообще осуществимо.

Зачем пытаться? По данным ООН, всего через пять лет мировой спрос на пресную воду превысит её предложение на 40% . Повышение уровня моря из-за потепления климата приводит к загрязнению прибрежных источников пресной воды, а центры обработки данных, обеспечивающие работу искусственного интеллекта и облачных вычислений, потребляют воду с ненасытной скоростью.

Легендарный плач Старого Морехода : «Вода, вода повсюду, и нет ни капли, чтобы напиться», звучит как предостережение как для сухопутных жителей, так и для моряков в соленых морях.

Только в Вирджинии четверть всей электроэнергии, производимой в штате, приходится на центры обработки данных , и ожидается, что эта доля почти удвоится через пять лет. По некоторым оценкам, каждый центр обработки данных среднего размера потребляет столько же воды, сколько потребляет 1000 домохозяйств. Каждый из штатов региона Великих озёр столкнулся с дефицитом грунтовых вод.

В 2018 году из-за сильнейшей трёхлетней засухи Кейптаун (ЮАР) оказался на грани полного исчерпания пресной воды для почти 5 миллионов жителей. Считается, что в прибрежной зоне ЮАР также есть огромные запасы пресной воды, и есть, по крайней мере, отдельные свидетельства того, что на каждом континенте может быть то же самое.

Остров Принца Эдуарда в Канаде, Гавайи и Джакарта в Индонезии относятся к числу мест, где дефицит пресной воды соседствует с перспективными водоносными горизонтами под океаном.

Встречайте «Экспедицию 501» — научное сотрудничество стоимостью 25 миллионов долларов с участием более десятка стран, поддержанное Национальным научным фондом правительства США и Европейским консорциумом по исследованию океана (финансирование США на нее было обеспечено до бюджетных сокращений, которых добивалась администрация Трампа).

Учёные приступили к проекту, полагая, что отобранный ими подводный водоносный горизонт может быть достаточным для удовлетворения потребностей мегаполиса размером с Нью-Йорк в течение 800 лет. Они обнаружили пресную или почти пресную воду как на большей, так и на меньшей глубине под морским дном, чем предполагалось, что позволяет предположить даже больший запас.

Их работа в море длилась три месяца с борта Liftboat Robert, океанского судна, которое, прибыв на место, опускает на морское дно три огромные колонны и зависает над волнами. Обычно оно обслуживает морские нефтяные месторождения и ветряные электростанции. Эта миссия, требующая бурения, была иной.

«Известно, что это явление существует как здесь, так и в других частях света», — сказал руководитель проекта «Экспедиция 501» Джез Эверест, учёный из Британской геологической службы в Эдинбурге, Шотландия, о подводных водах. «Но эта тема никогда не изучалась напрямую ни в одном исследовательском проекте в прошлом».

Под этим он подразумевает, что никто в мире не проводил систематического бурения морского дна в поисках пресной воды. Экспедиция 501 была в буквальном смысле новаторской — она проникла вглубь Земли на глубину 1289 футов, или почти 400 метров.

Однако это произошло после исследовательского проекта 2015 года, в ходе которого с помощью электромагнитной технологии дистанционно было составлено изображение контуров водоносного слоя и приблизительно оценена соленость находящейся под ним воды.

Эта миссия, проведенная Океанографическим институтом Вудс-Хоул и Земной обсерваторией Ламонт-Доэрти при Колумбийском университете, сообщила о наличии в этом районе «огромной системы морских водоносных горизонтов», возможно, сопоставимой по размерам с крупнейшим в Америке — водоносным горизонтом Огаллала , который снабжает водой части восьми штатов Великих равнин.

Два события 1976 года пробудили интерес к поискам подводной пресной воды.

В центре острова Нантакет Геологическая служба США пробурила контрольную скважину, чтобы проверить глубину залегания грунтовых вод. Пресная вода была добыта с такой большой глубины, что учёные засомневались, не попала ли она сюда из моря, а не с неба.

В том же году это федеральное агентство организовало 60-дневную экспедицию на борту бурового судна «Glomar Conception» вдоль обширного участка континентального шельфа от Джорджии до банки Джорджес у берегов Новой Англии. В ходе экспедиции были отобраны керны в поисках ресурсов морского дна, таких как метан.

В каждой скважине было обнаружено поразительное количество пресной или пресной воды.

Это подготовило почву для того, чтобы искатели воды смогли сделать свою работу полвека спустя.

Вскоре после того, как 19 мая Роберт прибыл на первую из трёх буровых площадок, пробы, взятые из-под морского дна, показали солёность всего 4 части на тысячу. Это значительно ниже среднего содержания соли в океане в 35 частей на тысячу, но всё ещё слишком солёное, чтобы соответствовать американскому стандарту пресной воды, составляющему менее 1 части на тысячу.

«Четыре части на тысячу стали для меня моментом озарения», — сказал Дуган, поскольку это открытие предполагало, что вода в прошлом была связана с наземной системой или связана с ней до сих пор.

Шли недели, и Роберт переезжал с одного места на другое на расстоянии 30–50 километров от берега. Бурение заболоченных подводных отложений позволило собрать образцы с содержанием соли до 1 части на тысячу. Некоторые образцы были даже ниже.

Бинго. Именно это и можно найти во многих пресных водоёмах на суше. Теоретически, эту воду можно пить. Никто этого не делал.

В предстоящие месяцы анализа ученые изучат ряд свойств воды, в том числе, какие микробы обитали в глубине, что они использовали в качестве питательных веществ и источников энергии и какие побочные продукты они могли производить; другими словами, безопасна ли вода для употребления или иного использования.

«Это новая среда, которая никогда ранее не изучалась», — сказала Джоселин ДиРуджеро, биолог из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, которая изучает микробную экологию экстремальных сред и не принимает участия в экспедиции.

«Вода может содержать минералы, вредные для здоровья человека, поскольку она просачивалась через слои отложений», — сказала она. «Однако аналогичный процесс формирует наземные водоносные горизонты, которые мы используем для получения пресной воды, и они, как правило, очень высокого качества».

По ее словам, секвенируя ДНК, извлеченную из образцов, исследователи могут определить, какие микроорганизмы там присутствуют, и «узнать, как они потенциально выживают».

Также будут использоваться методы, позволяющие определить, образовался ли он в результате таяния ледников тысячи лет назад или все еще поступает с суши через лабиринтные геологические образования.

Исследователи определят возраст воды в лабораторных условиях, и это будет иметь решающее значение для определения того, является ли она возобновляемым ресурсом, который можно использовать ответственно. Первичная вода находится в запертой зоне и её запасы ограничены; более новые воды указывают на то, что водоносный горизонт всё ещё связан с наземным источником и обновляется, пусть и медленно.

«Молодой — значит, это была капля дождя 100 или 200 лет назад», — сказал Дуган. «Если он молодой, значит, он перезаряжается».

Эти вопросы относятся к фундаментальной науке. Если фундаментальная наука подтвердит необходимые условия для эксплуатации водных ресурсов, перед обществом возникнут самые разные сложные вопросы. Кто будет ими управлять? Можно ли извлечь их без неприемлемого риска загрязнения океанских источников? Будет ли это дешевле или экологичнее современных энергоёмких опреснительных установок?

Дуган заявил, что если правительства решат использовать воду, местные сообщества смогут обращаться к водоносным горизонтам в случае необходимости, например, во время засухи или когда сильные штормы затапливают прибрежные запасы пресной воды и уничтожают их. Идея использования этой старой подземной воды настолько нова, что до сих пор не привлекала внимания многих политиков и защитников окружающей среды.

«Это урок о том, сколько времени иногда требуется, чтобы добиться таких результатов, и какая настойчивость для этого нужна», — сказал геофизик из Вудс-Хоула Роб Эванс, чья экспедиция 2015 года помогла указать путь для 501. «Мы очень рады, что наконец-то получили образцы».

Тем не менее, он видит некоторые тревожные сигналы. Один из них заключается в том, что эксплуатация подводных водоносных горизонтов может отнять воду у береговых резервов. Другой заключается в том, что подводные грунтовые воды, просачивающиеся на морское дно, могут быть источником жизненно важных для экосистемы питательных веществ, и это может нарушить её функционирование.

«Если мы начнём откачивать эти воды, почти наверняка возникнут непредвиденные последствия», — сказал он. «Прежде чем начать бурение и разработку подобных объектов, нам придётся тщательно взвесить все за и против».

Для большинства участников проекта, чтобы добраться до подъемника Robert и обратно, требовалось совершить семичасовое или более путешествие из Фолл-Ривер, штат Массачусетс, на судне снабжения, которое совершало рейсы туда и обратно примерно каждые 10 дней для пополнения запасов и ротации людей.

На платформе круглосуточно слышен грохот металлических бурильных труб и механизмов, шум буровой пыли и пятнистой грязи, смешивающийся с более тихой и чистой работой ученых в трейлерах, переоборудованных в безупречные лаборатории и технологические пункты.

Там образцы обрабатывались в соответствии с различными потребностями геологов, геохимиков, гидрологов, микробиологов, седиментологов и других участников экспедиции.

Проходя через прозрачные пластиковые трубки, грязь нарезалась на диски, похожие на хоккейные шайбы. Машины выжимали воду. Некоторые образцы хранились герметично закрытыми для изучения растворённых в воде древних газов. Другие образцы замораживались, фильтровались или оставлялись как есть, в зависимости от цели.

После шести месяцев лабораторных анализов все научные группы Экспедиции 501 встретятся снова — на этот раз в Германии для месяца совместных исследований, которые, как ожидается, дадут первоначальные результаты, указывающие на возраст и происхождение воды.

31 июля судно Liftboat Robert вышло из этого скрытого от посторонних глаз места, чтобы завершить миссию, которая подтвердила другой отрывок из «Сказания о старом мореплавателе» — классической поэмы Сэмюэля Тейлора Кольриджа о жизни, смерти и тайнах моря.

В прелюдии к поэме, в некоторых изданиях, Кольридж писал: «Я охотно верю, что во вселенной существует больше невидимых Природ, чем видимых».

___

Вудворд сообщил из Сиконка, штат Массачусетс.

___

Агентство Associated Press получает поддержку от Фонда семьи Уолтон для освещения вопросов водоснабжения и охраны окружающей среды. Агентство Associated Press несёт исключительную ответственность за весь контент. Все материалы Associated Press, посвящённые вопросам окружающей среды, можно найти на сайте https://apnews.com/hub/climate-and-environment.