Антропоцен и подземный мир: как деятельность человека меняет лицо планеты изнутри

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Мы привыкли видеть Антропоцен — эпоху, отмеченную влиянием человека на планету — в картинах вырубленных лесов, загрязненного воздуха и меняющегося климата. Но что происходит в глубинах Земли, в царстве вечной тьмы и молчания, куда не проникает солнечный свет? Оказывается, и там человек оставил свой след, причем настолько глубокий, что его отголоски будут слышны еще миллионы лет.


Антропоцен
Автор: Designer

Глубинный водоворот

Подземные воды — это не только колодцы и родники. На глубине более 500 метров, в толще пород, скрывается настоящий океан, объем которого превосходит все пресные водоемы на поверхности. Это царство замедленного времени, где вода может пролежать миллионы лет, практически не взаимодействуя с поверхностными процессами. Однако эпоха Антропоцена нарушила эту изоляцию.

Добыча нефти и газа, сопровождаемая извлечением огромных объемов подземной воды, стала мощным фактором, влияющим на подземные потоки. Прибавьте к этому закачку воды для поддержания давления в нефтяных пластах, и вы получите картину, где человек активно перекраивает подземные водные пути.

Приблизительная глубина недропользования. Медианный (31 м) и 95-й (130 м) процентиль водяных скважин (Jasechko & Perrone, 2021); минимальная глубина УХУ в осадочных бассейнах (800 м) (Benson & Cole, 2008); неглубокий предел разработки нефти и газа (включая закачку и захоронение; 600 м) (Lemay, 2008); геотермальная (>2 000 м) (Nardini, 2022). Верхний температурный предел для жизни (80-121°C) (Bar-On et al., 2018; Magnabosco et al., 2018) примерно соответствует самым низким температурам, необходимым для выработки геотермальной энергии (Nardini, 2022; Tester et al., 2021). Циркуляция метеорной воды происходит на глубинах до нескольких километров (McIntosh & Ferguson, 2021), но ниже 500 м потоки невелики, а время пребывания составляет от десятков тысяч до миллионов лет (Ferguson et al., 2023; Jasechko et al., 2017; Warr et al., 2021).
Автор: Grant Ferguson, Lydia R. Bailey, Ji-Hyun Kim, Magdalena R. Osburn, Peter W. Reiners, Henrik Drake, Bradley S. Stevenson, Jennifer C. McIntosh. https://doi.org/10.1029/2024EF004496 CC-BY 4.0 Источник: agupubs.onlinelibrary.wiley.com

Энергия будущего — вызов настоящего

Но это только начало. Стремительный переход к возобновляемым источникам энергии еще больше усилит воздействие на подземный мир. Захоронение углекислого газа (CCS), добыча лития из подземных рассолов, производство геотермальной энергии — все эти процессы требуют активного вмешательства в подземную гидросферу.

Возьмем, к примеру, CCS — технологию, призванную снизить выбросы парниковых газов. Для ее реализации потребуется закачивать в подземные хранилища колоссальные объемы углекислого газа, что существенно изменит давление и направление подземных потоков. А добыча лития, ключевого элемента для аккумуляторов электромобилей, потребует извлечения гигантских объемов рассолов, сопоставимых с объемами добываемой нефти.

Невидимые шрамы

Все эти процессы оставляют на лице подземного мира невидимые шрамы. Бурение скважин, закачка различных жидкостей, изменение давления — все это влияет на химический состав подземных вод, на жизнь микроорганизмов, которые населяют этот скрытый мир.

В результате деятельности человека в подземных водах могут появляться новые минералы, меняться изотопный состав элементов. Эти изменения, подобно отпечаткам пальцев, будут хранить память о нашем вмешательстве в подземный мир еще миллионы лет, рассказывая будущим поколениям о том, как мы изменяли лицо планеты не только на поверхности, но и в ее глубинах.

Земля как единый организм

Антропоцен заставляет нас переосмыслить наше отношение к Земле. Мы больше не можем рассматривать ее как набор отдельных ресурсов — атмосферы, гидросферы, литосферы. Земля — это единый организм, где все процессы взаимосвязаны. И наше вмешательство в подземный мир, в эту «скрытую половину» планеты, имеет далеко идущие последствия, которые мы только начинаем понимать.


Перед нами стоит сложная задача — использовать ресурсы подземного мира, минимизируя при этом наше воздействие на него. Для этого необходимо тщательно изучать подземные процессы, разрабатывать новые технологии и, главное, помнить, что Земля — это наш общий дом, и мы несем ответственность за его будущее, как на поверхности, так и в его глубинах.

Если подземные воды находятся так глубоко, как они могут влиять на поверхностные процессы?

Влияние может быть непрямым, но весьма ощутимым. Изменения в подземных потоках могут приводить к поднятию или опусканию земной поверхности, что влияет на рельеф и сток поверхностных вод. Кроме того, загрязнение подземных вод может в конечном итоге достигать поверхностных водоемов, оказывая негативное влияние на экосистемы.

Мы уже сейчас добываем много подземной воды. Почему же ученые так обеспокоены будущим?

Дело в масштабах. Добыча лития, захоронение углекислого газа и другие технологии будущего потребуют извлечения и закачки подземных вод в объемах, которые значительно превышают текущие. Это может привести к непредсказуемым последствиям для подземных экосистем и даже повлиять на глобальный водный баланс.

Как мы можем узнать, что происходит в подземном мире, если он скрыт от наших глаз?

Ученые используют различные методы для изучения подземных процессов. Это и бурение скважин, и геофизические методы, позволяющие «просветить» земную кору, и анализ химического состава подземных вод. Изучение древних пород также помогает понять, как подземный мир реагировал на изменения в прошлом, и предсказать его поведение в будущем.

Нейропейзаж
Автор: Designer
Может ли деятельность человека привести к полному исчезновению подземных вод?

Полное исчезновение маловероятно, но локальное истощение подземных вод уже наблюдается во многих регионах мира. Это серьезная проблема, которая может привести к дефициту пресной воды, оседанию земной поверхности и другим негативным последствиям.

Может ли изучение подземного мира помочь нам в решении проблем на поверхности?

Безусловно. Изучение подземных микроорганизмов может привести к открытию новых лекарств и биотехнологий. Подземные воды могут стать источником ценных минералов и энергии. А понимание подземных процессов поможет нам более эффективно управлять водными ресурсами и прогнозировать изменения климата.

Не является ли вмешательство человека в подземный мир нарушением естественного хода вещей?

Человек уже давно влияет на окружающую среду, и подземный мир не исключение. Наша задача — минимизировать негативные последствия этого влияния и научиться жить в гармонии с природой, как на поверхности, так и в ее глубинах.