Énorme aquifère d'eau douce trouvé sous l'océan

Les scientifiques ont découvert un aquifère géant sous le nord-est des États-Unis, qui contiendrait au moins 670 miles cubes d'eau douce. Si c'était à la surface, disent-ils, cela créerait un lac de 15 000 milles carrés, soit deux fois la taille du lac Ontario.

Trouver autant d'eau souterraine serait un gros problème partout, surtout compte tenu des menaces croissantes de sécheresse et de pénurie d'eau dans le monde. Mais cet aquifère n'est pas seulement souterrain - il est également sous l'océan, enfoui à des centaines de pieds sous le fond marin. C'est le plus grand gisement de ce type connu de la science, et il laisse également entrevoir une perspective encore plus grande: selon la façon dont il semble s'être formé, des caches d'eau douce similaires peuvent se cacher sous les mers côtières salées du monde entier.

Il y avait des indices à propos de cet aquifère dès les années 1970, lorsque des sociétés forant du pétrole au large de la côte est des États-Unis trouvaient parfois de l'eau douce à la place. Il ne s'agissait cependant que de rapports isolés, n'offrant que peu de preuves qu'ils pourraient tous être un seul grand aquifère. Puis, en 2015, une équipe de scientifiques a sorti un navire de recherche pour enquêter de plus près, en utilisant l'imagerie électromagnétique pour jeter un coup d'œil sous le fond marin.

Leurs résultats, publiés le 18 juin dans la revue Scientific Reports, indiquent un vaste réservoir d'eau à faible salinité piégé dans des sédiments poreux sous l'océan salé. Plutôt que des dépôts épars, ils décrivent un aquifère continu couvrant plus de 200 miles de côtes, du New Jersey au Massachusetts et peut-être au-delà. Il commence au rivage et s'étend sur le plateau continental, généralement sur environ 50 miles, mais dans certains endroits jusqu'à 75. Le sommet de l'aquifère est à environ 600 pieds sous le fond de l'océan, selon eux, et il s'étend jusqu'à environ 1 200 pieds.

"Nous savions qu'il y avait de l'eau douce là-bas dans des endroits isolés, mais nous ne connaissions pas l'étendue ni la géométrie", explique Chloe Gustafson, auteure principale, Ph.D. candidat à l'Observatoire de la Terre Lamont-Doherty de l'Université Columbia, dans un communiqué de presse. Et puisque sa formation suggère que ce genre de chose n'est peut-être pas rare, ajoute-t-elle, "cela pourrait devenir une ressource importante dans d'autres parties du monde".

Assez de rivage

L'aquifère est marqué par la zone jaune hachurée sur cette carte, tandis que les lignes continues avec des triangles marquent les traces du navire de recherche. La ligne blanche en pointillé près du rivage montre le bord de la calotte glaciaire qui a fondu il y a environ 15 000 ans. (Carte: Gustafson et al./Columbia University)

Les chercheurs ont découvert l'aquifère en laissant tomber des récepteurs au fond de la mer, ce qui leur a permis de mesurer les champs électromagnétiques dans les sédiments en dessous. Ils ont examiné les effets des perturbations naturelles comme le vent solaire et les coups d'éclairage, ainsi que d'un appareil remorqué derrière le navire qui émettait des impulsions électromagnétiques. L'eau salée conduit mieux les ondes électromagnétiques que l'eau douce, de sorte que toute eau douce se démarquerait dans les données comme une région de faible conductivité.

Les enquêtes ont été menées au sud du New Jersey et à Martha's Vineyard, et sur la base de la cohérence des données de ces zones d'étude, les chercheurs ont pu «inférer avec un haut degré de confiance» qu'un aquifère continu épouse les côtes du Massachusetts, Rhode Island., Connecticut, New York et New Jersey. Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour clarifier les limites, et si elles s'étendent beaucoup plus au nord et au sud, ce dépôt d'eau pourrait rivaliser avec l'aquifère d'Ogallala, le plus grand système d'eau souterraine en Amérique du Nord et l'un des plus grands aquifères de la Terre.

L'eau qui coule sous terre

Une illustration de la façon dont l'aquifère extracôtier pourrait se recharger, avec de l'eau à faible salinité provenant de la terre et des eaux souterraines à haute salinité provenant de dépôts plus profonds. (Image: Gustafson et al./Scientific Reports)

Il y a deux façons dont toute cette eau douce aurait pu se retrouver sous l'océan, expliquent les chercheurs. Un scénario commence il y a environ 15 000 ans, vers la fin de la dernière période glaciaire, lorsque la majeure partie de l'eau du monde était gelée dans d'énormes calottes glaciaires, dont une qui couvrait le nord de l'Amérique du Nord. Les niveaux de la mer étaient également plus bas, exposant de nombreuses parties du plateau continental américain qui sont maintenant sous l'eau.

Au fur et à mesure que les calottes glaciaires fondaient, les sédiments formaient de grands deltas fluviaux sur le plateau, où l'eau douce était piégée dans des dépôts isolés avant que le niveau de la mer finisse par monter. Cela a préservé des poches "d'eau fossile" dans les fonds marins, et jusqu'à présent, c'était l'explication standard pour tout aquifère d'eau douce trouvé sous l'océan.

Cet aquifère a peut-être commencé comme de l'eau fossile, mais il semble également être encore reconstitué par le ruissellement souterrain moderne de la terre, suggère l'étude. Cela est similaire à la façon dont les eaux souterraines alimentent les aquifères terrestres, car l'eau des précipitations et des plans d'eau s'infiltre et s'accumule sous terre. Près de l'océan, cependant, les eaux souterraines dans les sédiments côtiers peuvent être pompées vers la mer par la pression montante et descendante des marées au-dessus, explique le co-auteur de l'étude et géophysicien de Columbia Kerry Key, qui compare le processus à l'absorption d'eau à travers les côtés d'un éponge en appuyant dessus de haut en bas.

L'étude a révélé que l'eau de l'aquifère retrouvé a tendance à être la plus fraîche près du rivage, devenant légèrement plus salée plus loin. Cela suggère qu'il est toujours alimenté par des eaux souterraines fraîches provenant de la terre, qui se mélangent progressivement à l'eau salée qui s'infiltre. Son eau plus fraîche près du rivage a à peu près la même salinité que l'eau douce terrestre - moins de 1 partie pour mille (ppt) de sel - tandis que son extérieur les bords ont environ 15 ppt. A titre de comparaison, la salinité typique de l'eau de mer est de 35 ppt.

Avec un grain de sel

Un coucher de soleil au large de Cape May, New Jersey, près du côté sud de l'aquifère. (Photo: Jorge Moro / Shutterstock)

Une partie de cette eau pourrait déjà être utilisable, mais l'eau salée de l'aquifère extérieur devrait probablement être dessalée pour la plupart des utilisations, notent les chercheurs. En plus d'extraire l'eau, cela introduit les coûts, la demande d'énergie et la pollution souvent associés au dessalement, bien que les inconvénients devraient être plus doux que d'habitude, car cela est environ 57% moins salé que l'eau de mer typique.

Même sans dessalement, cependant, il ne serait peut-être pas très logique de pomper l'eau de cet aquifère de si tôt. La plupart de la côte est des États-Unis n'est pas particulièrement sujette à de graves pénuries d'eau, du moins pour l'instant, il n'y a donc guère d'incitation à dépenser de l'argent ou à risquer des problèmes environnementaux en y puisant. Cela pourrait néanmoins être une découverte précieuse, à la fois pour ce qu'elle peut nous dire sur le fonctionnement des environnements côtiers et sur la façon dont cela pourrait nous aider à faire face à la pénurie d'eau à l'avenir.

"Nous n'avons probablement pas besoin de faire cela dans cette région", dit Key, "mais si nous pouvons montrer qu'il y a de grands aquifères dans d'autres régions, cela pourrait potentiellement représenter une ressource."

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