Die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten wie Treibhausgasemissionen und Entwaldung auf die Erdoberfläche sind gut untersucht. Nun haben Hydrologieforscher der University of Arizona den Einfluss des Menschen auf den tiefen Untergrund der Erde untersucht, einen Bereich, der Hunderte Meter oder mehrere Kilometer unter der Planetenoberfläche liegt.

„Wir haben untersucht, wie sich die Flüssigkeitsproduktionsraten bei Öl und Gas mit der natürlichen Wasserzirkulation vergleichen lassen, und haben gezeigt, wie der Mensch einen großen Einfluss auf die Flüssigkeitszirkulation im Untergrund hatte“, sagte Jennifer McIntosh, Professorin an der UArizona-Abteilung. für Hydrologie und Atmosphärenwissenschaften und Hauptautor eines Artikels in der Zeitschrift Die Zukunft der Erde die Ergebnisse detailliert darlegen.

„Der tiefe Untergrund ist für die meisten Menschen außer Sichtweite und außerhalb des Bewusstseins, und wir hielten es für wichtig, einen Kontext zu diesen vorgeschlagenen Aktivitäten bereitzustellen, insbesondere im Hinblick auf unsere Umweltauswirkungen“, sagte der Hauptautor der Studie, Grant Ferguson, Assistent Forschungswissenschaftler. Professor am Department of Hydrology and Atmospheric Sciences der UArizona und Professor an der School of Environment and Sustainability der University of Saskatchewan.

Der Studie zufolge wird erwartet, dass diese vom Menschen verursachten Flüssigkeitsströme in Zukunft aufgrund von Strategien, die als Lösungen für den Klimawandel vorgeschlagen werden, zunehmen werden. Zu diesen Strategien gehören: geologische Kohlenstoffsequestrierung, bei der atmosphärisches Kohlendioxid in porösen unterirdischen Gesteinen eingefangen und gespeichert wird; geothermische Stromerzeugung, bei der Wasser durch heißes Gestein zirkuliert, um Strom zu erzeugen; und Gewinnung von Lithium aus mineralreichen unterirdischen Solen zum Antrieb von Elektrofahrzeugen. Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Saskatchewan in Kanada, der Harvard University, der Northwestern University, dem Korea Institute of Geosciences and Mineral Resources und der Linnaeus University in Schweden durchgeführt.

„Ein verantwortungsvoller Umgang mit dem Untergrund ist für jede Hoffnung auf einen grünen Übergang, eine nachhaltige Zukunft und die Begrenzung der Erwärmung unter ein paar Grad unerlässlich“, sagte Peter Reiners, Professor am UArizona Department of Geosciences und Mitautor der Studie.

Bei der Öl- und Erdgasförderung gibt es immer eine gewisse Menge Wasser, normalerweise Salzlösung, das aus der Tiefe kommt, sagte McIntosh. Grundwasser ist oft Millionen Jahre alt und erhält seinen Salzgehalt entweder durch Verdunstung von altem Meerwasser oder durch Reaktion mit Gesteinen und Mineralien. Für eine effizientere Ölförderung wird dem Salzwasser mehr Wasser aus oberflächennahen Quellen zugesetzt, um die geförderte Ölmenge auszugleichen und den Lagerstättendruck aufrechtzuerhalten. Das gemischte Salzwasser wird dann wieder in den Untergrund injiziert. Dies wird zu einem Kreislauf aus Flüssigkeitsproduktion und Reinjektion in den tiefen Untergrund.

Der gleiche Prozess findet beim Lithiumabbau, bei der geothermischen Energieerzeugung und bei der geologischen Kohlenstoffsequestrierung statt, bei denen es um die Wiederinjektion von übriggebliebenem Salzwasser aus dem Untergrund geht.

„Wir zeigen, dass die Flüssigkeitsinjektionsraten oder Wiederaufladungsraten dieser Öl- und Gasaktivitäten höher sind als das, was natürlich vorkommt“, sagte McIntosh.

Anhand vorhandener Daten aus verschiedenen Quellen, einschließlich Messungen von Flüssigkeitsbewegungen im Zusammenhang mit der Öl- und Gasförderung und der Wasserinjektion für Geothermie, stellte das Team fest, dass die aktuellen Bewegungsraten von Flüssigkeiten, die durch menschliche Aktivitäten verursacht werden, höher sind als die vor menschlichem Eingriff.

Da menschliche Aktivitäten wie die Kohlenstoffabscheidung und -bindung sowie der Lithiumabbau zunehmen, haben Forscher auch vorhergesagt, wie diese Aktivitäten in den geologischen Aufzeichnungen aufgezeichnet werden könnten, d. h. in der Geschichte der Erde, wie sie in den Gesteinen aufgezeichnet ist, aus denen ihre Kruste besteht.

Menschliche Aktivitäten hätten das Potenzial, nicht nur tiefe unterirdische Flüssigkeiten zu verändern, sondern auch die dort lebenden Mikroben, sagte McIntosh. Während sich Flüssigkeiten bewegen, können mikrobielle Umgebungen durch Veränderungen in der Wasserchemie oder durch die Bewegung neuer mikrobieller Gemeinschaften von der Erdoberfläche in den Untergrund verändert werden.

Beispielsweise könnte beim hydraulischen Fracking, einer Technik, bei der unterirdisches Gestein mit unter Druck stehenden Flüssigkeiten aufgebrochen wird, um Öl und Gas zu fördern, eine tiefe Gesteinsformation, die zuvor keine nachweisbare Anzahl von Mikroben enthielt, einen plötzlichen Aufschwung mikrobieller Aktivität erfahren.

Es gebe noch viel Unbekanntes über den tiefen Untergrund der Erde und wie sich menschliche Aktivitäten darauf auswirken, und es sei wichtig, weiter an diesen Fragen zu arbeiten, sagte McIntosh.

„Wir müssen die Tiefen des Untergrunds als Teil der Lösung der Klimakrise nutzen“, sagte McIntosh. „Dennoch wissen wir mehr über die Marsoberfläche als über das Wasser, die Steine ​​und das Leben unter unseren Füßen.“