Dyp i jordens fortid ble et isete landskap et sjølandskap da isen smeltet og havene steg av det som nå er det nordøstlige USA. For nesten 50 år siden ble et amerikansk regjeringsskip som søker etter mineraler og hydrokarboner i området boret i havbunnen for å se hva det kunne finne.
Den fant, av alle ting, synker å drikke under de salt dype dypene – ferskvann.
I sommer fulgte en første av sitt slag globale forskningsekspedisjon opp den overraskelsen. Expedition 501 hentet tusenvis av prøver fra det antas å være en massiv, skjult akvifer som strekker seg fra New Jersey så langt nord som Maine, som ble boret etter ferskvann under saltvannet av Cape Cod, og hentet fra New Jersey så langt nord som Maine.
Det er bare en av mange deponeringer av «hemmelig ferskvann» som er kjent for å eksistere i grunt saltvann rundt om i verden som en dag kan tappes for å slake planetens intensiverende tørst, sa Brandon Dugan, ekspedisjonens medsjef.
«Vi må se etter enhver mulighet for at vi må finne mer vann for samfunnet,» sa Dugan, en geofysiker og hydrolog ved Colorado School of Mines, til Journalister som nylig brukte 12 timer på boreplattformen. Forskerteamene så ut på «et av de siste stedene du sannsynligvis ville se etter ferskvann på jorden.»
De fant det, og vil analysere nesten 50 000 liter (13 209 liter) av det tilbake i laboratoriene sine rundt om i verden de kommende månedene. De er ute etter å løse mysteriet med dens opprinnelse – enten vannet er fra isbreer, tilkoblede grunnvannssystemer på land eller en kombinasjon.
Potensialet er enormt. Så er hindringene for å få vannet ut og undre seg over hvem som eier det, hvem som bruker det og hvordan de skal trekke det ut uten unødig skade på naturen. Det er bundet til å ta år å bringe vannet i land til offentlig bruk på en stor måte, hvis det til og med er mulig.
Den eldgamle sjøeren fortalte oss det
Hvorfor prøve? Om bare fem år, sier FN, vil den globale etterspørselen etter ferskvann overstige forsyninger med 40%. Stigende havnivå fra det oppvarmende klimaet er å hente kystnære ferskvannskilder mens datasentre som driver AI og skyberegning, bruker vann til en umettelig hastighet.
Den sagnomsuste gamle Mariners klagesang, «Vann, vann, hvor som helst, og heller ikke noe dråpe å drikke,» vev som en advarsel til utleier så vel som til seilere på Salty Seas.
Bare i Virginia går en fjerdedel av all makt produsert i staten til datasentre, en andel som forventes å nesten doble på fem år. Etter noen estimater bruker hvert mellomstore datasenter så mye vann som 1000 husstander. Hver av Great Lakes -statene har opplevd grunnvannsmangel.
Cape Town, Sør-Afrika, kom farlig nær ved å gå tom for ferskvann for sine nesten 5 millioner mennesker i 2018 under en episk, tre års tørke. Sør -Afrika antas å ha en kystundersjøisk ferskvannsbonanza også, og det er i det minste anekdotisk bevis på at hvert kontinent kan ha det samme.
Canadas Prince Edward Island, Hawaii og Jakarta, Indonesia, er blant steder der stresset ferskvannsforsyning sameksisterer med potensielle akviferer under havet.
Enter Expedition 501, et vitenskapelig samarbeid på 25 millioner dollar av mer enn et dusin land støttet av den amerikanske regjeringens National Science Foundation og European Consortium for Ocean Research Drilling (USAs penger for det ble sikret før budsjettkutt som Trump -administrasjonen ble søkt).
Forskere gikk inn i prosjektet og trodde den undersjøiske akviferen de prøvetok kan være tilstrekkelig til å imøtekomme behovene til en metropol på størrelse med New York City i 800 år. De fant ferskt eller nesten ferskvann på både høyere og lavere dybder under havbunnen enn de forventet, noe som antydet en større forsyning selv enn det.
Bor, baby, bor. For vann
Arbeidet deres til sjøs utfoldet seg over tre måneder fra heisbåt Robert, et havgående fartøy som en gang på stedet senker tre enorme søyler til havbunnen og knebøy over bølgene. Normalt betjener den offshore petroleumssteder og vindparker. Dette drill-baby-dill-oppdraget var annerledes.
«Det er kjent at dette fenomenet eksisterer både her og andre steder i verden,» sa Expedition 501 prosjektleder Jez Everest, en forsker som kom fra den britiske geologiske undersøkelsen i Edinburgh, Skottland, om undersjøisk vann. «Men det er et emne som aldri har blitt undersøkt direkte av noe forskningsprosjekt i det siste.»
Med det betyr han ingen globalt hadde boret systematisk inn i havbunnen på et oppdrag for å finne ferskvann. Ekspedisjon 501 var ganske bokstavelig talt banebrytende – den trengte gjennom jorden under havet med så mange som 1 289 fot eller nesten 400 meter.
Men det fulgte et forskningsprosjekt fra 2015 som kartla konturer av en akvifer eksternt, ved bruk av elektromagnetisk teknologi, og omtrent estimert saltholdighet av vannet under.
Dette oppdraget, av Woods Hole Oceanographic Institution og Lamont-Doherty Earth Observatory ved Columbia University, rapporterte bevis på et «massivt offshore akvifersystem» i dette området, og muligens konkurrerer med størrelsen på USAs største-Ogallala Aquifer, som leverer vann til deler av åtte store sletter.
To utviklinger i 1976 hadde vekket interessen for å søke etter undersjøisk ferskvann.
Midt på Nantucket Island boret den amerikanske geologiske undersøkelsen en testbrønn for å se hvor langt nede på grunnvannet gikk. Den hentet ut ferskvann fra så store dyp at det fikk forskere til å lure på om vannet kom fra havet, ikke himmelen.
Samme år monterte det føderale byrået en 60-dagers ekspedisjon ombord på borefartøyet Glomar-unnfangelsen langs en enorm strekning av kontinentalsokkelen fra Georgia til Georges Bank utenfor New England. Den boret kjerner på jakt etter undersedens ressurser, som metan.
Den fant en øyeåpnende mengde friskt eller friskt vann i borehullet etter borehull.
Det satte scenen for at vannsøkerne skulle gjøre arbeidet sitt et halvt århundre senere.
Et Eureka -øyeblikk kommer tidlig
Rett etter at Robert ankom den første av tre boreplasser 19. mai, trukket prøver trukket fra under havbunnen registrert saltholdighet på bare 4 deler per tusen. Det er langt under havets gjennomsnittlige saltinnhold på 35 deler per tusen, men fortsatt for briny til å oppfylle den amerikanske ferskvannsstandarden på under 1 del per tusen.
«Fire deler per tusen var et Eureka -øyeblikk,» sa Dugan, fordi funnet antydet at vannet må ha vært koblet til et landsystem i fortiden, eller fremdeles er det.
Etter hvert som ukene gikk på og Robert flyttet fra sted til sted 20 til 30 til 50 til 50 kilometer) utenfor kysten, ga prosessen med å bore inn i det vannet undersjøiske sedimentet en samling prøver ned til 1 del per tusen saltinnhold. Noen var enda lavere.
Bingo. Det er det du finner i mange kropper av ferskvann på land. Det er vann du kan drikke, i teorien. Ingen gjorde det.
Ikke drikk vannet ennå
I måneder med analyse fremover vil forskerne undersøke en rekke egenskaper ved vannet, inkludert hvilke mikrober som bodde i dypet, hva de brukte til næringsstoffer og energikilder og hvilke biprodukter de måtte generere; Med andre ord, om vannet er trygt å konsumere eller på annen måte bruke.
«Dette er et nytt miljø som aldri har blitt studert før,» sa Jocelyne Diruggiero, en Johns Hopkins University -biolog i Baltimore som studerer den mikrobielle økologien i ekstreme miljøer og ikke er involvert i ekspedisjonen.
«Vannet kan inneholde mineraler som er skadelig for menneskers helse siden det perkolerte gjennom lag med sedimenter,» sa hun. «Imidlertid danner en lignende prosess de terrestriske akviferer som vi bruker til ferskvann, og de har vanligvis veldig høy kvalitet.»
Ved å sekvensere DNA ekstrahert fra prøvene sine, sa hun, kan forskerne bestemme hvilke mikroorganismer som er der og «lære hvordan de potensielt tjener til livets opphold.»
Å bestemme vannets alder er nøkkelen
Teknikker vil også bli brukt til å avgjøre om den kom fra isbaner smelter for tusenvis av år siden eller fremdeles kommer via labyrintiske geologiske formasjoner fra land.
Forskere vil date vannet tilbake i laboratoriet, og det vil være nøkkelen til å avgjøre om det er en fornybar ressurs som kan brukes på en ansvarlig måte. Primordialt vann er fanget og begrenset; Nyere vann antyder at akviferen fremdeles er koblet til en landlig kilde og blir oppdatert, men sakte.
«Yngre betyr at det var en regndråpe for 100 år siden, for 200 år siden,» sa Dugan. «Hvis det er ungt, lades det.»
Disse spørsmålene er for grunnleggende vitenskap. For samfunnet oppstår alle slags komplekse spørsmål hvis den grunnleggende vitenskapen bekrefter forholdene som er nødvendige for å utnytte vannet. Hvem vil klare det? Kan det tas uten en uakseptabel risiko for å forurense forsyningen fra havet over? Vil det være billigere eller miljømessig vennligere enn dagens energisultne avsaltningsanlegg?
Dugan sa at hvis regjeringer bestemmer seg for å få vannet, kan lokalsamfunnene henvende seg til akviferne i behovstid, for eksempel tørke, eller når ekstreme stormer oversvømmer kystnære ferskvannsreserver og ødelegger dem. Forestillingen om å bruke dette gamle nedgravde vannet er så nytt at det ikke har vært på radaren til mange beslutningstakere eller naturvernere.
«Det er en leksjon i hvor lang tid det kan ta noen ganger å få disse tingene til å skje og utholdenheten som er nødvendig for å komme dit,» sa Woods Hole Geophysicist Rob Evans, hvis ekspedisjon i 2015 var med på å peke på veien for 501. «Det er massevis av spenning at de til slutt har fått prøver.»
Likevel ser han noen røde flagg. Den ene er at å tappe undersjøiske akviferer kan trekke vann bort fra reserver på land. En annen er at undersjøisk grunnvann som siver ut til havbunnen kan gi næringsstoffer som er viktige for økosystemet, og det kan være opprørt.
«Hvis vi skulle ut og begynne å pumpe disse vannene, ville det nesten helt sikkert være uforutsette konsekvenser,» sa han. «Det er mye balanse vi må vurdere før vi begynte å dykke inn og bore og utnytte denne typen ting.»
De er langt hjemmefra
For de fleste i prosjektet betydde det å komme til og fra heisbåt Robert en seilas på syv timer eller mer fra Fall River, Massachusetts, på en forsyningsbåt som gjorde runde turer hver 10. dag for å fylle på aksjer og rotere folk.
På plattformen, døgnet rundt, ble racketen med metallborede rør og maskiner, bore -skitt og den flekkete gjørmen blandet med det roligere, renere arbeidet til forskere i trailere som ble konvertert til uberørte laboratorier og prosesseringsinnlegg.
Der ble prøver behandlet i henhold til de varierende behovene til ekspedisjonens geologer, geokjemister, hydrologer, mikrobiologer, sedimentologer og mer.
Mak ble passert gjennom klare plastrør, og ble skivet inn i disker som hockeypukker. Maskiner klemte vann ut. Noen prøver ble holdt forseglet for å muliggjøre studier av gamle gasser oppløst i vannet. Andre prøver ble frosset, filtrert eller igjen som den er, avhengig av formålet.
Etter seks måneders laboratorieanalyse vil alle vitenskapsteamene i ekspedisjonen 501 møtes igjen – denne gangen i Tyskland i en måned med samarbeidsforskning som forventes å gi innledende funn som peker på vannets alder og opprinnelse.
31. juli kranet heisbåten Robert opp bena fra dette stedet med skjult vann for å avslutte et oppdrag som lånte tro til en annen passasje fra «The Rime of the Ancient Mariner», Samuel Taylor Coleridge’s Classic Doem About Life, Death and Mysteries at Sea.
I et forspill til diktet, i noen utgaver, skrev Coleridge: «Jeg tror lett at det er mer usynlige enn synlige natur i universet.»
