Ликбез RnD.CNews: сколько воды содержится в земной коре

Исследование, опубликованное еще в 2021 году в журнале Geophysical Research Letters, показало, что под землей, в почве или в порах горных пород (грунтовые воды) содержится больше «земной» воды, чем в ледяных шапках и ледниках. Всего, по данным ученых, в земной коре содержится около 43,9 миллиона кубических километров воды.

Для сравнения, лед в Антарктиде содержит около 27 миллионов кубических километров воды; льды Гренландии — около 3 миллионов кубических километров, ледники за пределами Антарктиды и Гренландии — 158 тысяч кубических километров воды.

Океаны Земли остаются крупнейшим резервуаром воды на планете, вмещающим около 1,3 миллиарда кубических километров. Тем не менее, и  подземные воды являются очень крупным резервуаром воды на Земле.

Исследование, проведенное в 2015 году (публикация вышла в журнале Nature Geoscience), показало, что в верхних слоях земной коры находится 22,6 миллиона кубических километров неглубоких грунтовых вод. Эта работа рассматривала верхние 2 км земной коры. Однако последнее исследование рассматривает подземные воды в пределах верхних 10 км земной коры.

Такое несоответствие связано с тем, что предыдущие оценки глубинных подземных вод — ниже верхних 2 км земной коры — фокусировались только на кристаллических породах с низкой пористостью, таких как гранит. В последнее же исследование были включены осадочные породы, которые более пористые, чем кристаллические породы. Ученые смогли оценить количество грунтовых вод, присутствующих в верхних 10 км континентальной коры Земли, изучив распределение осадочных и кристаллических пород по глубине и применяя зависимости пористости от глубины.

Глубина в 10 км была выбрана потому, что ее часто считают пределом грунтовых вод из-за ее примерного совпадения с хрупко-пластичной переходной зоной в земной коре. Объемы подземных вод оценивались путем умножения объемов горных пород на расчетную пористость. Этот подход не учитывает ненасыщенную водой зону, толщина которой на большей части поверхности Земли составляет менее 20 м. Подход также предполагает, что объемы других жидкостей, таких как нефть, незначительны в глобальном масштабе.

В целом, исследование 2021 года более чем вдвое увеличило объем подземных вод, которые, как считается, находятся на глубине от 2 до 10 км под поверхностью Земли. Анализ показал, что под континентами Земли 12% из верхних 10 км составляют осадочные породы и 88% — кристаллические породы. На основе это сейчас считается,  что существует 43,9 млн кубических километров подземных вод в верхних 10 км земной коры.

Неглубокие подземные воды, в основном пресные, используются для питья и орошения. Напротив, глубокие грунтовые воды соленые и не могут легко циркулировать или вытекать на поверхность, что отличает их от остальной воды на планете.

Однако относительная изоляция глубоких грунтовых вод означает, что в некоторых местах они задерживаются на довольно долгие промежутки времени. Следовательно, они могут дать ученым ценную информацию о прошлом Земли. Кроме того, эти воды могут поддерживать активные микробные экосистемы, которые способны пролить свет на то, как развивалась жизнь на нашей планете и как она могла бы развиваться в других мирах, которые, вероятно, тоже содержат воду глубоко под своей поверхностью. Однако на сегодняшний день мы очень мало о них знаем.