Возраст подземных вод, недавно обнаруженных глубоко под землёй в шахте в Южной Африке, оценивается в 1,2 миллиарда лет. Исследователи подозревают, что подземные воды являются одними из старейших на планете, и их химическое взаимодействие с окружающей породой может дать новое представление о производстве и хранении энергии в земной коре.
На самом деле, Оливер Уорр (Oliver Warr), научный сотрудник отдела наук о Земле Университета Торонто в Канаде и ведущий автор нового исследования об открытии подземных вод, описал это место в своём заявлении как «ящик Пандоры с энергией, произведённой гелием и водородом».
Согласно исследованию, подземные воды Южной Африки также были обогащены самой высокой концентрацией радиогенных продуктов — элементов, образующихся в результате радиоактивности, — которые ещё не были обнаружены в жидкостях, что свидетельствует о том, что древние участки подземных вод однажды могут потенциально служить источниками энергии.
Золото-урановый рудник, известный как Моаб Хотсонг (Moab Khotsong), находится примерно в 100 милях (161 км) к юго-западу от Йоханнесбурга и является домом для одной из самых глубоких шахт в мире, погружающейся на глубину 1,86 мили (3 км) ниже поверхности в самом глубоком месте.
Новая находка последовала за предыдущим открытием подземных вод возрастом около 1,8 миллиарда лет, сделанным во время исследовательской экспедиции 2013 года (также возглавляемой Уорром). Эта находка была сделана на руднике Кидд-Крик (Kidd Creek) в Онтарио, который находится под Канадским щитом, геологической структурой, состоящей из магматических и метаморфических пород, относящихся к докембрийскому периоду (от 4,5 до 541 миллиона лет назад). Канадский щит простирается на 3 миллиона квадратных миль (почти 8 миллионов квадратных километров), и Уорр назвал его «скрытой гидрогеосферой» — изобилием водорода — в сообщении в блоге, опубликованном 5 июля.
«Одна из самых захватывающих частей этого нового открытия заключается в том, что сначала мы думали, что грунтовые воды в Кидд-Крик были исключением, — сказал Уорр Live Science. — Но теперь у нас есть это совершенно новое место, имеющее совершенно другую локацию с совершенно другой геологической историей, которая также хранит жидкость в масштабе миллиарда лет. Похоже, что это особенность этих сред, которые составляют около 72% всей континентальной коры по площади поверхности.»
До сих пор «у нас была только одна точка данных, и довольно сложно было сказать, что да, это применимо ко всему миру», — сказал Уорр. «Но это новое место подтвердило то, что мы считали правдой: эти системы удерживают воду в течение очень длительного периода времени».
Уорр сравнил этот способ, с помощью которого горные породы высвобождают эту подземную воду возрастом в миллиард лет, с жидкостью, вытекающей из наполненного водой шарика.
«Эти глубокие шахты — идеальное место для того, что мы делаем, поскольку у нас, как у исследователей, нет ни времени, ни денег, чтобы прорыть дыру в земле, но это то, что делает шахта. Когда они бурят скважины, вода, застрявшая в скале, начинает вырываться наружу — это всё равно что проколоть воздушный шар с водой, — и мы можем её уловить.»
Собрав образцы в Моаб Хотсонг, Уорр и его группа международных исследователей изучили их содержимое и обнаружили, что вода обладает свойствами, напоминающими свойства воды в Кидд-Крик.
«В этих глубоких условиях вода удерживается в трещинах в породе, и со временем они взаимодействуют, в результате чего образуется уран, который затем в течение миллионов и даже миллиардов лет распадается, образуя благородные газы», — говорит Уорр.
По мере того, как эти благородные газы накапливаются в воде, исследователи могут измерять их концентрацию и то, как долго они находились в породе.
Уорр объяснил, что собранные образцы содержали большое количество соли — примерно в 8 раз больше, чем в морской воде — а также концентрации урана, радиогенного гелия, неона, аргона, ксенона и криптона. Они также обнаружили присутствие водорода и гелия, которые являются важными источниками энергии. Это открытие предлагает ранее невиданное представление о диффузии гелия из глубины планеты, важном процессе, который следует учитывать, поскольку мы сталкиваемся с постоянной нехваткой гелия, и, согласно исследованию, также может указывать на производство энергии под поверхностью других планет.
«Пока есть вода и горная порода, вы будете наблюдать производство гелия и водорода — и это не обязательно означает, что это должно происходить только на Земле, — сказал Уорр. — Если в недрах Марса или любой другой каменистой планеты есть вода, там также могут образовываться гелий и водород, что приводит к появлению ещё одного источника энергии.»
