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[科学观察] 近50年前,美国船只在科德角区域海底钻探寻矿时,在深海下意外发现了可饮用的淡水

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发表于 2025-9-7 20:41 | 显示全部楼层 |阅读模式

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据美媒9月7日报道,在地球的远古时期,随着冰川融化、海洋上升,如今的美国东北部地区从一片冰原变为了一片海域。近50年前,一艘美国政府船只在该区域搜寻矿产和碳氢化合物时,对海底进行了钻探,想看看能找到什么。结果,在咸涩的深海之下,他们竟发现了可供饮用的淡水。
今年夏天,一场全球首次的科研考察活动针对这一意外发现展开了后续研究。在科德角外的咸水下钻探淡水的过程中,“501号考察队”从目前被认为是一个巨大且隐蔽的含水层中提取了数千份样本,该含水层从新泽西州延伸至缅因州北部。
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科罗拉多矿业学院的地球物理学家和水文学家、此次考察队的联合首席科学家布兰登·杜根表示,这只是全球范围内众多已知存在于浅层咸水中的“秘密淡水”储存地之一,或许有一天这些淡水能被开发利用,以缓解地球日益加剧的缺水问题。

“我们必须探寻一切可能,为社会找到更多水源。”杜根对美联社记者说道,这些记者最近在钻探平台上待了12个小时。研究团队在一个“或许是地球上最后一个可能找到淡水的地方”进行了探索。

他们找到了淡水,并将在未来几个月内,把采集到的近5万升淡水样本带回世界各地的实验室进行分析。他们试图解开淡水来源之谜——这些水是来自冰川、与陆地相连的地下水系统,还是两者的结合?
这一潜在资源极其丰富,但将其开采出来也面临巨大挑战,同时,谁拥有这些水、谁可以使用这些水,以及如何在不对自然造成过度伤害的前提下提取这些水,都是亟待解决的问题。如果要将这些水大规模引入陆地供公众使用,恐怕还需数年时间,甚至可能根本不可行。

为何要尝试?联合国称,仅需五年,全球淡水需求量就将超过供应量40%。气候变暖导致的海平面上升正在侵蚀沿海淡水资源,而支撑人工智能和云计算的数据中心则以惊人的速度消耗着水资源。
正如《古舟子咏》中那句著名的哀叹:“水,水,到处都是水,却没有一滴能喝。”这不仅是对海上水手的警示,对陆地居民而言同样如此。
仅在弗吉尼亚州,该州四分之一的电力都用于数据中心,且这一比例预计在五年内将翻倍。据估计,每个中型数据中心的耗水量相当于1000户家庭。五大湖地区的各个州都曾经历过地下水短缺。

2018年,在持续三年的严重干旱期间,南非开普敦的近500万人口险些陷入淡水枯竭的境地。据信,南非也拥有丰富的沿海地下淡水资源,且有证据表明,每个大洲可能都存在类似情况。
加拿大爱德华王子岛、夏威夷和印度尼西亚雅加达等地,都面临着淡水资源紧张的问题,同时其海域下方可能蕴藏着含水层。于是,“501号考察队”应运而生,这是一项耗资1.8亿元的科学合作项目,由十多个国家参与,得到了美国政府国家科学基金会和欧洲海洋研究钻探联盟的支持(美国为该项目提供的资金在特朗普政府试图削减预算前已获批)。
科学家们最初认为,他们所采样的海底含水层或许足以满足像纽约市这样的大都市800年的用水需求。他们在海床以下更高和更低深度处都发现了淡水或接近淡水的资源,这表明淡水供应量甚至比预期还要大。

他们在海上进行了为期三个月的研究,乘坐的是“罗伯特号”自升式钻井船。这艘远洋船只到达指定地点后,会将三根巨大的支柱降至海床,然后稳稳地停驻在海浪之上。它通常为海上石油站点和风电场提供服务,但此次“钻探,宝贝,钻探”的任务却与众不同。
“众所周知,海底存在这种现象,无论是在这里还是在世界其他地方。”“501号考察队”项目经理杰兹·埃弗里斯特说道,他是一位来自英国地质调查局的科学家。“但过去从未有任何研究项目直接对此进行过调查。”
他指的是,全球范围内此前从未有人系统地钻探海床以寻找淡水。“501号考察队”堪称开创性之举——它深入海底以下多达400米的地方。不过,此次考察是基于2015年的一项研究项目,该项目利用电磁技术远程绘制了一个含水层的轮廓,并大致估算出了其下方水的盐度。
该项目由伍兹霍尔海洋研究所和哥伦比亚大学拉蒙特-多尔蒂地球观测站共同开展,报告称在该地区发现了“一个巨大的近海含水层系统”的证据,其规模可能与美国最大的含水层——奥加拉拉含水层相媲美,后者为美国大平原地区八个州的部分地区供水。
1976年的两件大事激发了人们寻找海底淡水的兴趣。那年,美国地质调查局在楠塔基特岛中部钻了一口试验井,以探测地下水的深度。他们从如此深的地方提取出了淡水,这不禁让科学家们怀疑,这些水是否来自海洋,而非天空。
同年,该机构还登上“格洛玛·勘探者号”钻探船,沿着从乔治亚州到新英格兰外乔治亚浅滩的大陆架进行了为期60天的考察。他们钻取岩芯,寻找海底资源,如甲烷。他们在一个又一个的钻孔中发现了数量惊人的淡水或淡化水。

5月19日,“罗伯特号”抵达首个钻探地点后不久,从海床以下采集的样本盐度仅为千分之四。这远低于海洋的平均含盐量(千分之三十五),但仍高于美国淡水标准(低于千分之一)。
“千分之四的盐度是一个重大发现。”杜根说道,因为这一发现表明,这些水在过去可能与陆地系统相连,或者现在仍然相连。随着数周时间过去,“罗伯特号”在离海岸30至50公里的各个地点间移动,钻探进入含水沉积层的过程采集到了一系列样本,其盐度低至千分之一。有些甚至更低。
找到了。这就是你在陆地上许多淡水体中能找到的盐度。从理论上讲,这些水是可以饮用的。当然,没人真的去喝。在接下来的数月分析中,科学家们将研究水的多种特性,包括生活在深处的微生物、它们所利用的营养物质和能量来源,以及它们可能产生的副产品;换句话说,就是确定这些水是否安全可饮用或用于其他用途。
“这是一个从未被研究过的新环境。”巴尔的摩约翰斯·霍普金斯大学的生物学家乔斯林·迪鲁杰罗说道,她研究极端环境中的微生物生态学,但并未参与此次考察。“由于水渗透过多层沉积物,其中可能含有对人体健康有害的矿物质。”她说道,“然而,类似的过滤过程形成了我们用于淡水的陆地含水层,而这些含水层的水质通常非常高。”
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她表示,通过对样本中提取的DNA进行测序,研究人员可以确定其中存在哪些微生物,并“了解它们是如何生存的”。研究人员还将利用技术手段确定这些水是来自数千年前冰川融化,还是仍通过复杂的地质构造从陆地源源不断地流入。
研究人员将在实验室中对水的年代进行测定,这对于确定它是否是一种可负责任使用的可再生资源至关重要。原始水被困其中,数量有限;而较新的水则表明含水层仍与陆地水源相连,尽管补充速度可能很慢。

“较年轻的水意味着它100年前、200年前还是雨滴。”杜根说道,“如果水较年轻,那么它就在得到补充。”
这些问题属于基础科学范畴。对于社会而言,如果基础科学证实了开发利用这些水的必要条件,那么就会引发一系列复杂问题。谁将管理这些水?能否在不造成海洋上方水源不可接受污染风险的情况下开采这些水?与如今能耗巨大的海水淡化厂相比,它的成本是否更低或对环境更友好?
杜根表示,如果政府决定开采这些水,当地社区可以在干旱等紧急情况下求助于这些含水层,或者在极端风暴淹没沿海淡水储备并使其遭受破坏时使用这些水。利用这些古老的地下水的想法如此新颖,以至于许多政策制定者和环保主义者都还未将其纳入考虑范围。
“这让我们认识到,要让这些事情成为现实,有时需要多长时间,以及需要付出多大的毅力。”伍兹霍尔地质物理学家罗布·埃文斯(Rob Evans)说道,他的2015年考察为“501号考察队”指明了方向。“他们终于采集到了样本,这让人兴奋不已。”
不过,他也看到了一些警示信号。一是开采海底含水层可能会抽走陆地储备的水。二是渗出海床的海底地下水可能为生态系统提供至关重要的营养物质,而这可能会遭到破坏。
“如果我们出去开始抽这些水,几乎肯定会产生不可预见的后果。”他说道,“在开始大肆钻探和开采这类资源之前,我们需要考虑很多平衡问题。”对于项目中的大多数人来说,前往“罗伯特号”自升式钻井船意味着要从马萨诸塞州福尔里弗乘坐供应船航行七个小时或更长时间,供应船大约每10天往返一次,以补充物资并轮换人员。
在平台上,金属钻杆和机械的嘈杂声、钻探产生的污垢以及与泥浆混合的斑点泥浆,与科学家们在改装成洁净实验室和加工站的拖车中进行的更安静、更清洁的工作形成了鲜明对比。
在那里,样本根据考察队地质学家、地球化学家、水文学家、微生物学家、沉积学家等人员的不同需求进行处理。泥浆通过透明塑料管被切成像冰球一样的圆盘。机器将水挤出。一些样本被密封保存,以便研究溶解在水中的古代气体。其他样本则根据用途进行冷冻、过滤或保持原状。
经过六个月的实验室分析,“501号考察队”的所有科学团队将再次相聚——这次是在德国,进行为期一个月的合作研究,预计将得出初步研究结果,揭示水的年龄和来源。
7月31日,“罗伯特号”自升式钻井船从这个隐藏着水的地方抬起支柱,结束了一项使命,这项使命证实了塞缪尔·泰勒·柯勒律治关于生命、死亡和海洋奥秘的经典诗歌《古舟子咏》中的另一句话。
在该诗的某些版本序言中,柯勒律治写道:“我深信,宇宙中不可见的事物比可见的事物更多。”
(原文标题:Scientists tap ‘secret’ fresh water near Cape Cod — raising hopes for a thirsty world)
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发表于 2025-9-7 21:29 | 显示全部楼层
在海里打井!不看不知道,世界真奇妙
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发表于 2025-9-7 22:07 | 显示全部楼层
可能会打破自然循环的平衡,对人类是祸是福说不清
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发表于 2025-9-7 22:14 | 显示全部楼层
不知道太阳系的诞生;不知道太阳系的核物质、核物理;不知道太阳系宜居带;不知道地球水期;不知道地球的冰川期。何谈咸水层下的可饮用淡水。《物源》是否一一解答?
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发表于 2025-9-7 23:05 | 显示全部楼层
有这精力就把暴雨收集起来,多造点水库就行了,用不完的淡水,还到地球里面挖个球。
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发表于 2025-9-7 23:14 | 显示全部楼层
海底水赶紧注册商标抽出来大卖太稀缺
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发表于 2025-9-8 00:07 | 显示全部楼层
XX冰泉
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发表于 2025-9-8 09:34 | 显示全部楼层
谢谢楼主分享!
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