کشف آب زیرزمینی باستانی با قدمت ۱/۲ میلیارد سال

طبق برآورد دانشمندان، آب زیرزمینی‌ای که اخیراً در اعماق زمین در معدنی در آفریقای‌جنوبی کشف شده است، ۱/۲ میلیارد سال قدمت دارد. پژوهشگران حدس می‌زنند که این آب زیرزمینی از قدیمی‌ترین‌های روی زمین باشد و تعاملات شیمیایی آن با سنگ‌های اطراف می‌تواند بینش‌های جدیدی درباره‌ی تولید و ذخیره انرژی در پوسته زمین ارائه دهد.

الیور وار، همکار پژوهشی گروه علوم زمین در دانشگاه تورنتو کانادا و نویسنده مقاله‌ای جدید درزمینه‌ی کشف آب زیرزمینی، این مکان را به‌عنوان جعبه پاندورایی از نیروی مولد هلیوم و هیدروژن توصیف کرد.

براساس این مطالعه، این آب زیرزمینی آفریقای‌جنوبی ازنظر محصولات رادیوژنیک (عناصری که رادیواکتیویته تولید می‌کند) بیشترین غلظتی را دارد که تاکنون در یک مایع کشف شده است و نشان می‌دهد که محوطه‌های آب‌های زیرزمینی باستانی ممکن است روزی بتوانند به‌عنوان منبع انرژی عمل کنند.

معدن طلا و اورانیوم مواب خوتسانگ در ۱۶۱ کیلومتری جنوب‌غربی ژوهانسبورگ واقع شده است و یکی از چاه‌های معدنی عمیق جهان را در خود جای داده است که در عمیق‌ترین حالت به عمق سه‌کیلومتری زیر سطح می‌رسد.

پیش‌از‌این، وار و همکارانش در سال ۲۰۱۳ آب زیرزمینی باستانی دیگری را با قدمت حدود ۱/۸ میلیارد سال کشف کرده بودند. آن یافته مربوط به معدن كید كریک در انتاریو بود که زیر سپر کانادا قرار دارد.

سپر کانادا ساختاری زمین‌شناسی است که از سنگ‌های آذرین و سنگ‌های دگرگونی تشکیل شده و قدمت آن به دوره‌ی پرکامبرین (۴/۵ میلیارد تا ۵۴۱ میلیون سال پیش) می‌رسد. سپر کانادا حدود ۸ میلیون کیلومترمربع وسعت دارد و وار در پستی وبلاگی که ۵ ژوئیه منتشر شد، از آن به‌عنوان «هیدروژئوسفر پنهان» یاد کرد (اشاره به مقدار زیاد هیدروژن).

وار به لایوساینس گفت:

یکی از بخش‌های هیجان‌انگیز کشف جدید این است که ابتدا فکر می‌کردیم آب زیرزمینی یافت‌شده در کید کریک استثنا است؛ اما اکنون این محوطه‌ی جدید را داریم که در منطقه‌ و با تاریخچه‌ی زمین‌شناسی کاملاً متفاوتی واقع شده و مایعی با قدمت میلیارد سال را در خود جای داده است.به‌نظر می‌رسد این ویژگی مشترک این نوع محیط‌ها باشد که ازنظر مساحت حدود ۷۲ درصد از پوسته‌ی قاره‌ها را تشکیل می‌دهند. تاکنون، فقط یک نقطه داده داشتیم و دشوار بود که بگوییم چنین چیزی در مناطق دیگر جهان هم وجود دارد؛ اما محوطه‌ی جدید این واقعیت را دوباره تأیید کرد که این سیستم‌ها آب را در بازه‌های زمانی بسیار طولانی در خود به‌دام می‌اندازند.

وار نحوه‌ی آزادشدن آب زیرزمینی میلیاردساله از سنگ‌ها را به روش خارج‌شدن مایع از بالون آب تشبیه می‌کند. او می‌گوید:

این معدن‌های عمیق مکان مناسبی برای پژوهش‌های ما است؛ زیرا به‌عنوان پژوهشگر، زمان یا پول کافی برای سوراخ‌کردن زمین نداریم؛ اما خود معدن این کار انجام می‌دهد. وقتی درون سنگ‌ها سوراخ‌هایی ایجاد می‌شود، آبی که درون سنگ به‌دام افتاده است، شروع به فوران می‌کند (مانند سوراخ‌کردن بالون آب) و می‌توانیم آن آب را جمع کنیم.

وار و گروهش پس از جمع‌آوری نمونه‌ها در مواب خوتسانگ، محتویات آن‌ها را بررسی کردند و دریافتند که آب ویژگی‌هایی نظیر ویژگی‌های آبی پیداشده در کید کریک کانادا دارد. وار گفت:

در این محیط‌ها، آب در شکاف سنگ‌ها نگه داشته و در طول زمان براثر برهم‌کنش میان سنگ و آب اورانیوم تولید می‌شود که سپس طی میلیون‌ها و حتی میلیاردها سال تجزیه می‌شود و گازهای نجیب را تولید می‌کند.

همان‌طورکه این گازهای نجیب در آب انباشته می‌شوند، پژوهشگران می‌توانند غلظت آن‌ها و مدت‌زمانی را اندازه‌گیری کنند که درون سنگ بوده‌اند. وار توضیح داد که نمونه‌های جمع‌آوری‌شده حاوی محتوای نمک زیاد (حدود ۸ برابر بیشتر از نمک موجود در آب دریا) و نیز غلظت‌های فراوانی از اورانیوم، هلیوم رادیوژنیک، نئون، آرگون، زنون و کریپتون بودند. آن‌ها حضور هیدروژن و هلیوم را نیز تأیید کردند که هر دو از منابع مهم انرژی هستند.

یافته‌های مطالعه‌ی جدید نمایی تازه از انتشار هلیوم از اعماق سیاره ارائه می‌دهد که فرایند مهمی است و در شرایطی که با کمبود مداوم هلیوم مواجه هستیم، باید آن را در نظر بگیریم. این یافته‌ها به تولید انرژی زیر سطح سیاره‌های دیگر نیز اشاره می‌کند. وار گفت:

تا زمانی‌که آب و سنگ وجود داشته باشد، شاهد تولید هلیوم و هیدروژن خواهید بود. البته نیازی نیست این پدیده فقط روی زمین رخ دهد. اگر زیر سطح مریخ یا هر سیاره‌ی سنگی دیگری آب وجود داشته باشد، هلیوم و هیدروژن نیز ممکن است در آن‌‌جا تولید و به منبع دیگری از انرژی منجر شود.

یافته‌های این مطالعه در مجله‌ی Nature Communications منتشر شد.