Наслідки діяльності людини, такі як викиди парникових газів і вирубка лісів на поверхні Землі, добре задокументовані. Нещодавно дослідники-гідрологи з Університету Арізони досліджували вплив людини на глибокі глибини Землі, які простягаються від сотень метрів до кількох кілометрів під поверхнею.
«Ми подивилися, як швидкість видобутку рідини з нафти й газу порівнюється з природною фоновою циркуляцією води, і показали, як люди зробили великий вплив на циркуляцію рідин у надрах», — сказала Дженніфер Макінтош, професор Департаменту університету Аризони. гідрології та атмосферних наук і старший автор статті в журналі Earth’s Future, де детально описуються результати.
«Глибокі надра знаходяться поза полем зору та поза увагою більшості людей, і ми подумали, що важливо надати певний контекст цій запропонованій діяльності, особливо коли йдеться про наш вплив на навколишнє середовище», — сказав провідний автор дослідження Грант Фергюсон, ад’юнкт. професор Департаменту гідрології та атмосферних наук Університету Аризони та професор Школи навколишнього середовища та сталого розвитку Саскачеванського університету.
Прогнози майбутнього та спільні дослідження
Згідно з дослідженням, у майбутньому ці спричинені людиною потоки рідини збільшаться завдяки стратегіям, які пропонуються як рішення для боротьби зі зміною клімату. Такі стратегії включають: геологічне поглинання вуглецю, яке полягає у захопленні та зберіганні атмосферного вуглекислого газу в підземних пористих породах; виробництво геотермальної енергії, яке передбачає циркуляцію води через гарячі породи для виробництва електроенергії; і видобуток літію з підземного розсолу, багатого мінералами, для живлення електромобілів. Дослідження проводилося у співпраці з дослідниками з Університету Саскачевану в Канаді, Гарвардського університету, Північно-Західного університету, Корейського інституту наук про Землю та мінеральних ресурсів та Університету Ліннея у Швеції.
«Відповідальне управління надрами має центральне значення для будь-якої надії на зелений перехід, стійке майбутнє та утримання потепління нижче кількох градусів», — сказав Пітер Рейнерс, професор Департаменту геонаук Університету Аризони та співавтор дослідження.
Діяльність людини та кругообіг підземних вод
При видобутку нафти та природного газу завжди є певна кількість води, як правило, солоної, яка надходить із глибини землі, сказав Макінтош. Підземним водам часто мільйони років, і вони набувають солоності або через випаровування стародавньої морської води, або через реакцію з гірськими породами та мінералами. Для більш ефективного видобутку нафти до солоної води додається більше води з приповерхневих джерел, щоб компенсувати кількість видаленої нафти та підтримувати тиск у пласті. Змішана солона вода потім знову закачується в підповерхню. Це стає циклом видобутку рідини та її повторного закачування в глибину землі.
Той самий процес відбувається при видобутку літію, виробництві геотермальної енергії та геологічному поглинанні вуглецю, операції з яких включають залишки солоної води з підземелля, яка повторно закачується.
«Ми показуємо, що швидкість нагнітання рідини або швидкість поповнення внаслідок цієї нафтогазової діяльності є більшою, ніж те, що відбувається в природі», — сказав Макінтош.
Використовуючи наявні дані з різних джерел, включаючи вимірювання рухів рідин, пов’язаних з видобутком нафти та газу та закачуванням води для геотермальної енергії, команда виявила, що поточні швидкості руху рідин, спричинені діяльністю людини, вищі порівняно з тим, як рідини рухалися до втручання людини.
Оскільки людська діяльність, наприклад уловлювання та секвестрація вуглецю та видобуток літію, зростає, дослідники також передбачили, як ці дії можуть бути записані в геологічних літописах, які є історією Землі, записаною в породах, що складають її кору.
Вплив на життя мікробів і потреби майбутніх досліджень
За словами Макінтоша, діяльність людини потенційно може змінити не тільки глибинні підповерхневі рідини, але й мікроби, які там живуть. Коли рідини рухаються навколо, мікробне середовище може бути змінено змінами в хімічному складі води або перенесенням нових мікробних спільнот з поверхні Землі до підземних.
Наприклад, за допомогою гідравлічного розриву пласта, техніки, яка використовується для руйнування підземних порід рідинами під тиском для видобутку нафти та газу, глибока гірська формація, яка раніше не мала жодної помітної кількості мікробів, може мати раптовий розквіт мікробної активності.
Залишається багато невідомого про глибокі надра Землі та те, як на них впливає діяльність людини, і важливо продовжувати працювати над цими питаннями, сказав Макінтош.
«Нам потрібно використовувати глибокі надра як частину вирішення кліматичної кризи», — сказав Макінтош. «Проте ми знаємо більше про поверхню Марса, ніж про воду, каміння та життя глибоко під нашими ногами».
