Riesiger Süßwassergrundwasserleiter unter dem Ozean gefunden

Wissenschaftler haben einen riesigen Grundwasserleiter im Nordosten der USA gefunden, der schätzungsweise mindestens 670 Kubikmeilen Süßwasser enthält. Wenn es an der Oberfläche wäre, würde es einen See schaffen, der sich über 15.000 Quadratmeilen erstreckt und doppelt so groß ist wie der Ontariosee.

So viel Grundwasser zu finden, wäre überall eine große Sache, insbesondere angesichts der wachsenden Bedrohung durch Dürren und Wasserknappheit auf der ganzen Welt. Aber dieser Grundwasserleiter ist nicht nur unter der Erde, sondern auch unter dem Meer, mehrere hundert Meter unter dem Meeresboden begraben. Es ist die größte der Wissenschaft bekannte Lagerstätte dieser Art und weist auch auf eine noch größere Perspektive hin: Aufgrund der Art und Weise, wie sie sich gebildet zu haben scheint, können sich weltweit ähnliche Süßwasser-Caches unter salzigen Küstenmeeren verstecken.

Bereits in den 1970er Jahren gab es Hinweise auf diesen Grundwasserleiter, als Unternehmen, die vor der US-Ostküste nach Öl bohrten, manchmal stattdessen Süßwasser fanden. Dies waren jedoch nur vereinzelte Berichte, die wenig Beweise dafür lieferten, dass sie alle ein einziger großer Grundwasserleiter sein könnten. Dann, im Jahr 2015, nahm ein Team von Wissenschaftlern ein Forschungsschiff heraus, um es genauer zu untersuchen. Mithilfe der elektromagnetischen Bildgebung spähte es unter den Meeresboden.

Ihre Ergebnisse, die am 18. Juni in der Zeitschrift Scientific Reports veröffentlicht wurden, weisen auf ein riesiges Reservoir an Wasser mit niedrigem Salzgehalt hin, das in porösen Sedimenten unter dem salzigen Ozean eingeschlossen ist. Anstelle von verstreuten Ablagerungen beschreiben sie einen kontinuierlichen Grundwasserleiter, der sich über mehr als 200 Meilen Küstenlinie von New Jersey bis Massachusetts und möglicherweise darüber hinaus erstreckt. Es beginnt an der Küste und erstreckt sich über den Festlandsockel, im Allgemeinen etwa 50 Meilen, an einigen Stellen jedoch bis zu 75. Die Spitze des Grundwasserleiters befindet sich etwa 600 Fuß unter dem Meeresboden, wie sie berichten, und erstreckt sich bis zu etwa 1.200 Füße.

"Wir wussten, dass es dort unten an isolierten Orten frisches Wasser gibt, aber wir kannten weder das Ausmaß noch die Geometrie", sagt die leitende Autorin Chloe Gustafson, Ph.D. Kandidat am Lamont-Doherty Earth Observatory der Columbia University in einer Pressemitteilung. Und da seine Entstehung darauf hindeutet, dass solche Dinge nicht ungewöhnlich sind, fügt sie hinzu, "könnte sie sich in anderen Teilen der Welt als wichtige Ressource herausstellen".

Ufer genug

Der Grundwasserleiter ist in dieser Karte durch den schraffierten gelben Bereich gekennzeichnet, während die durchgezogenen Linien mit Dreiecken die Spuren des Forschungsschiffs markieren. Die gepunktete weiße Linie in Ufernähe zeigt den Rand der Gletschereisdecke, die vor etwa 15.000 Jahren geschmolzen ist. (Karte: Gustafson et al./Columbia University)

Die Forscher fanden den Grundwasserleiter, indem sie Empfänger auf den Meeresboden fallen ließen, wodurch sie elektromagnetische Felder in den Sedimenten darunter messen konnten. Sie untersuchten die Auswirkungen natürlicher Störungen wie Sonnenwind und Lichteinschläge sowie eines Geräts, das hinter dem Schiff gezogen wurde und elektromagnetische Impulse aussendete. Salzwasser leitet elektromagnetische Wellen besser als Süßwasser, sodass jedes Süßwasser in den Daten als Region mit geringerer Leitfähigkeit herausstechen würde.

Die Umfragen wurden vor dem südlichen New Jersey und Martha's Vineyard durchgeführt. Aufgrund der Konsistenz der Daten aus diesen Untersuchungsgebieten konnten die Forscher "mit einem hohen Maß an Vertrauen" schließen, dass ein kontinuierlicher Grundwasserleiter die Küsten von Massachusetts, Rhode Island, umarmt, Connecticut, New York und New Jersey. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Grenzen zu klären. Wenn sie sich viel weiter nach Norden und Süden erstrecken, könnte diese Wasserlagerstätte mit dem Ogallala Aquifer, dem größten Grundwassersystem in Nordamerika und einem der größten Grundwasserleiter der Erde, konkurrieren.

Wasser fließt unter der Erde

Ein Beispiel dafür, wie sich der Offshore-Grundwasserleiter aufladen könnte, wenn Wasser mit niedrigem Salzgehalt vom Land fließt und Grundwasser mit hohem Salzgehalt aus tieferen Ablagerungen aufsteigt. (Bild: Gustafson et al./Wissenschaftliche Berichte)

Es gibt zwei Möglichkeiten, wie all dieses Süßwasser unter den Ozean gelangt sein könnte, erklären die Forscher. Ein Szenario beginnt vor etwa 15.000 Jahren, gegen Ende der letzten Eiszeit, als ein Großteil des Wassers der Welt in massiven Eisplatten gefroren war, darunter eines, das Nordnordamerika bedeckte. Der Meeresspiegel war ebenfalls niedriger und legte viele Teile des US-amerikanischen Festlandsockels frei, die sich jetzt unter Wasser befinden.

Als die Eisplatten schmolzen, bildeten Sedimente große Flussdeltas im Schelf, in denen Süßwasser in isolierten Ablagerungen eingeschlossen war, bevor der Meeresspiegel schließlich anstieg. Dies bewahrte Taschen mit "fossilem Wasser" im Meeresboden und war bis jetzt die Standarderklärung für jeden unter dem Ozean gefundenen Süßwassergrundwasserleiter.

Dieser Grundwasserleiter mag als fossiles Wasser begonnen haben, scheint aber auch noch durch moderne unterirdische Abflüsse vom Land aufgefüllt zu werden, so die Studie. Dies ähnelt der Art und Weise, wie Grundwasser terrestrische Grundwasserleiter speist, da Wasser aus Regenfällen und Gewässern nach unten sickert und sich unter der Erde ansammelt. In der Nähe des Ozeans kann das Grundwasser in Küstensedimenten durch den steigenden und fallenden Druck der Gezeiten über dem Meer in Richtung Meer gepumpt werden, erklärt der Koautor der Studie und Geophysiker Kerry Key aus Columbia, der den Prozess mit dem Aufsaugen von Wasser durch die Seiten eines Wassers vergleicht Schwamm durch Auf- und Abdrücken.

Das Wasser im neu gefundenen Grundwasserleiter ist in Küstennähe am frischesten, wie die Studie ergab, und wächst mit zunehmender Entfernung etwas salziger. Dies deutet darauf hin, dass es immer noch mit frischem Grundwasser aus dem Land versorgt wird, das sich allmählich mit eindringendem Salzwasser vermischt. Sein frischeres küstennahes Wasser hat ungefähr den gleichen Salzgehalt wie terrestrisches Süßwasser - weniger als 1 Promille (ppt) Salz - während es außen ist Kanten haben etwa 15 ppt. Zum Vergleich beträgt der typische Salzgehalt von Meerwasser 35 ppt.

Mit einem Körnchen Salz

Ein Sonnenuntergang vor der Küste von Cape May, New Jersey, nahe der Südseite des Grundwasserleiters. (Foto: Jorge Moro / Shutterstock)

Ein Teil dieses Wassers könnte bereits verwendbar sein, aber salzigeres Wasser aus dem äußeren Grundwasserleiter müsste für die meisten Verwendungen wahrscheinlich entsalzt werden, stellen die Forscher fest. Zusätzlich zur Gewinnung des Wassers entstehen Kosten, Energiebedarf und Umweltverschmutzung, die häufig mit der Entsalzung verbunden sind. Die Nachteile sollten jedoch geringer sein als gewöhnlich, da diese etwa 57% weniger salzig sind als typisches Meerwasser.

Selbst ohne Entsalzung ist es jedoch möglicherweise nicht sinnvoll, bald Wasser aus diesem Grundwasserleiter zu pumpen. Der größte Teil der Ostküste der USA ist zumindest vorerst nicht besonders anfällig für schwerwiegende Wasserknappheit. Daher gibt es kaum einen Anreiz, Geld auszugeben oder Umweltprobleme zu riskieren, indem man darauf zurückgreift. Dies könnte jedoch immer noch eine wertvolle Entdeckung sein, sowohl für das, was es uns über die Funktionsweise der Küstenumgebungen sagen kann, als auch dafür, wie es uns helfen könnte, in Zukunft mit Wasserknappheit umzugehen.

"Wir müssen das in dieser Region wahrscheinlich nicht tun", sagt Key, "aber wenn wir zeigen können, dass es in anderen Regionen große Grundwasserleiter gibt, die möglicherweise eine Ressource darstellen."

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