Verkenning van Oeroude Grondwater op de Oceaanbodem: Verbindingen met Verleden IJskappen en Zeespiegelveranderingen

De manipulatorarm van het op afstand bediende voertuig Ægir 6000 haalt sedimentmonsters op aan de Lofoten-Vesterålen marge, waar fossiel grondwater is ontdekt. De witte vlekken op de zeebodem zijn bacteriematten die voedingsstoffen gebruiken die met het grondwater zijn meegekomen.

Een recente studie in Nature Geoscience biedt belangrijke nieuwe inzichten in de verborgen rol van oud grondwater onder de oceaanbodem en hoe dit mogelijk heeft samengewerkt met ijskappen en stijgende zeespiegels tijdens eerdere klimaatveranderingen.

Grondwater is een essentiële bron van zoet water en voorziet bijna de helft van de wereldwijde binnenlandse behoeften. Een groot deel van dit water—tussen 42% en 85%—is echter fossiel grondwater, dat meer dan 11.700 jaar geleden in de grond is gefloeid, vóór de start van de huidige geologische periode die bekendstaat als het Holoceen. Dit oude grondwater is niet alleen moeilijk aan te vullen, maar ook steeds kwetsbaarder voor moderne vervuiling of verzilting door het mengen met zeewater. Om deze vitale hulpbron te beschermen, is het belangrijk om te begrijpen hoe lang het ondergronds blijft en hoe het zich in de loop van de tijd verplaatst en verandert.

“In gebieden die ooit bedekt waren met uitgestrekte ijskappen en gletsjers, kan fossiel grondwater zijn gevormd door dramatische veranderingen in de zeespiegel en de beweging van enorme ijslichamen,” zegt Wei-Li Hong van de afdeling Geowetenschappen aan de Universiteit van Stockholm en een van de onderzoekers achter de studie. “Er zijn enkele studies die suggereren dat deze diepe grondwaterstroom kan bijdragen aan de destabilisatie van ijskappen of hun smelting kan versnellen. Echter, deze gebieden zijn moeilijk te bereiken, dus er is tot nu toe heel weinig direct bewijs uit het veld om deze ideeën te ondersteunen.”

In de studie, geleid door promovenda Sophie ten Hietbrink en haar begeleider Wei-Li Hong van de afdeling Geowetenschappen aan de Universiteit van Stockholm, gebruikte het team een nieuwe methode om deze vraag te onderzoeken. In plaats van direct onder gletsjers te boren, keken ze hoe oud grondwater in de oceaan stroomt—een indicatie dat het water waarschijnlijk afkomstig was van gletsjer smeltwater duizenden jaren geleden.

Met wetenschappers uit Noorwegen, Polen en Duitsland verzamelde het team vloeistofmonsters van de zeebodem voor de noordelijke Noorse kust, aan de Lofoten-Vesterålen marge. Op een diepte van 760 meter onder zeeniveau documenteerden de onderzoekers vers grondwater dat uit de zeebodem kwam—een sterke aanwijzing dat het afkomstig was van gletsjer processen die mogelijk duizenden jaren geleden plaatsvonden.

“Door de radiokoolstofinhoud van het fossiele grondwater te analyseren, een temporele marker voor het laatste contact met de atmosfeer, konden we nauwkeurige tijdslimieten voor de grondwaterstroom vaststellen,” zegt Sophie ten Hietbrink. “We vonden dat het fossiele grondwater van samenstelling veranderde na de terugtrekking van de Fennoscandische ijskap. Toen deze regio bedekt was met een dikke, één kilometer hoge gletsjer, vulde smeltwater van het ijs ondergrondse ruimtes. Nadat de ijskap instortte en de zeespiegel steeg, werd dit verse grondwater geleidelijk vervangen door zeewater.”

De studie biedt voor het eerst een gedetailleerde tijdlijn die laat zien hoe fossiel grondwater in de oceaan stroomde en hoe het werd beïnvloed door gletsjer veranderingen—zelfs tientallen kilometers voor de kust. De bevindingen bevestigen niet alleen wanneer de samenstelling van het grondwater veranderde, maar tonen ook aan dat zodra de gletsjer stopte met het leveren van vers smeltwater, het resterende grondwater snel kwetsbaar werd voor menging met zeewater.

Volgens de onderzoekers hebben deze resultaten verstrekkende implicaties voor het begrijpen van gletsjer stabiliteit, de beschikbaarheid van voedingsstoffen, de gezondheid van mariene ecosystemen en hoeveel koolstof de kustwateren kunnen absorberen. “Dit werk is vooral belangrijk in het licht van de opwarming van de aarde vandaag de dag, aangezien veel gletsjers in Groenland, Antarctica en Svalbard al aan het terugtrekken zijn. Vervolgonderzoek naar onderwater grondwatersystemen in deze regio’s zal wetenschappers helpen beter te begrijpen hoe ijskappen en grondwater in de toekomst met elkaar interageren,” zegt Wei-Li Hong.