(ovbelov/iStock/Getty Images) Les communautés qui dépendent du fleuve Colorado sont confrontées à une crise de l'eau. Le lac Mead, le plus grand réservoir de la rivière, est tombé à des niveaux jamais vus depuis sa création par la construction du barrage Hoover il y a environ un siècle.
L'Arizona et le Nevada sont face à leurs premières coupures d'eau obligatoires , tandis que l'eau est libéré d'autres réservoirs pour assurer le fonctionnement des centrales hydroélectriques du fleuve Colorado.
Si même le puissant Colorado et ses réservoirs ne sont pas à l'abri de la chaleur et de la sécheresse aggravées par changement climatique , où l'Occident va-t-il puiser son eau ?
Il y a une réponse cachée : sous terre.
Alors que la hausse des températures et la sécheresse assèchent les rivières et font fondre les glaciers de montagne, les gens dépendent de plus en plus de l'eau sous leurs pieds. Les ressources en eaux souterraines fournissent actuellement de l'eau potable à près de la moitié de la population mondiale et environ 40 % de l'eau utilisée pour l'irrigation dans le monde .
Ce que beaucoup de gens ne réalisent pas, c'est l'âge – et la vulnérabilité – d'une grande partie de cette eau.
La plupart de l'eau stockée sous terre est là depuis des décennies, et une grande partie est restée pendant des centaines, des milliers, voire des millions d'années. Les eaux souterraines plus anciennes ont tendance à résider profondément sous terre, où elles sont moins facilement affecté par les conditions de surface comme la sécheresse et la pollution.
Alors que les puits moins profonds s'assèchent sous la pression du développement urbain, de la croissance démographique et du changement climatique, les anciennes eaux souterraines deviennent de plus en plus importantes.
Boire de l'eau souterraine ancienne
Si vous mordiez dans un morceau de pain vieux de 1 000 ans, vous le remarqueriez probablement.
L'eau souterraine depuis mille ans peut aussi avoir un goût différent. Il lixivie des produits chimiques naturels de la roche environnante, modifiant sa teneur en minéraux.
Certains contaminants naturels lié à l'âge des eaux souterraines – comme le lithium stimulant l'humeur – peut avoir des effets positifs. D'autres contaminants, comme le fer et le manganèse, peuvent être gênants.
Les eaux souterraines plus anciennes sont aussi parfois trop salé à boire sans traitement coûteux. Ce problème peut être pire près des côtes : le pompage excessif crée un espace qui peut aspirer l'eau de mer dans les aquifères et contaminer les approvisionnements en eau potable.
Les eaux souterraines anciennes peuvent mettre des milliers d'années à se reconstituer naturellement.
Et, comme la Californie l'a vu lors de sa sécheresse de 2011-2017, les espaces de stockage souterrains naturels se compriment à mesure qu'ils se vident, de sorte qu'ils ne peut pas recharger à leur capacité précédente . Ce compactage provoque à son tour la terre au-dessus de se fissurer, de se déformer et de s'enfoncer.
Pourtant, les gens sont aujourd'hui forer des puits plus profonds dans l'Ouest car les sécheresses épuisent les eaux de surface et les exploitations dépendent davantage des eaux souterraines.
Qu'est-ce que cela signifie pour l'eau d'être «vieille»?
Imaginons une tempête de pluie sur le centre de la Californie il y a 15 000 ans. Alors que la tempête roule sur ce qui est maintenant San Francisco, la majeure partie de la pluie tombe dans l'océan Pacifique, où elle finira par s'évaporer dans l'atmosphère.
Cependant, certaines pluies tombent également dans les rivières et les lacs et sur les terres arides. Au fur et à mesure que cette pluie s'infiltre à travers les couches de sol, elle pénètre lentement dans des «voies d'écoulement» d'eau souterraine.
Certains de ces chemins mènent de plus en plus profondément, là où l'eau s'accumule dans les crevasses du substratum rocheux à des centaines de mètres sous terre.
L'eau recueillie dans ces réserves souterraines est en quelque sorte coupée du cycle actif de l'eau – du moins à des échelles de temps pertinentes pour la vie humaine.
Dans la vallée centrale aride de la Californie, une grande partie de l'eau ancienne accessible a été pompée de la terre, principalement pour l'agriculture. Là où le délai de reconstitution naturelle serait de l'ordre du millénaire, les infiltrations agricoles a partiellement rempli certains aquifères avec des une eau – trop souvent polluée.
En fait, des endroits comme Fresno remplissent désormais activement les aquifères avec de l'eau propre (comme les eaux usées traitées ou les eaux pluviales) dans un processus connu sous le nom de ' recharge aquifère gérée .'
En 2014, à mi-chemin de leur pire sécheresse de mémoire moderne, la Californie est devenue le dernier État occidental adopter une loi nécessitant des plans locaux de durabilité des eaux souterraines. Les eaux souterraines peuvent être résistantes aux vagues de chaleur et au changement climatique, mais si vous les utilisez toutes, vous avez des problèmes.
Une réponse à la demande en eau ? Percez plus profondément. Pourtant cette réponse n'est pas durable .
Tout d'abord, c'est cher : les grandes entreprises agricoles et les sociétés minières de lithium ont tendance à être le genre d'investisseurs qui peuvent se permettre de forer assez profondément, alors que les petites collectivités rurales ne peuvent pas .
Deuxièmement, une fois que vous pompez des eaux souterraines anciennes, les aquifères ont besoin de temps pour se remplir. Les voies d'écoulement peuvent être perturbées, étouffant l'approvisionnement naturel en eau des sources, des zones humides et des rivières. Pendant ce temps, le changement de pression souterraine peut déstabiliser la terre, faisant couler la terre et même provoquant des tremblements de terre .
Troisièmement, la contamination : bien que les eaux souterraines profondes et riches en minéraux soient souvent plus propres et plus sûres à boire que les eaux souterraines plus jeunes et moins profondes, un pompage excessif peut changer cela.
Comme les régions à court d'eau dépendent davantage des eaux souterraines profondes, le pompage excessif abaisse la nappe phréatique et aspire l'eau moderne polluée qui peut se mélanger à l'eau plus ancienne. Ce mélange détériore la qualité de l'eau , entraînant une demande de puits de plus en plus profonds.
Lecture de l'histoire du climat dans les eaux souterraines anciennes
Il y a d'autres raisons de se soucier des eaux souterraines anciennes. Comme les vrais fossiles, les «eaux souterraines fossiles» extrêmement anciennes peuvent nous renseigner sur le passé.
Imaginez à nouveau notre orage préhistorique : il y a 15 000 ans, le climat était assez différent d'aujourd'hui. Les produits chimiques qui se sont dissous dans les eaux souterraines anciennes sont détectables aujourd'hui, ouvrant des fenêtres sur un monde passé. Certains produits chimiques dissous agissent comme des horloges, indiquant aux scientifiques l'âge des eaux souterraines.
Par exemple, nous savons à quelle vitesse le carbone 14 dissous et le krypton 18 se désintègrent, nous pouvons donc les mesurer pour calculer la dernière interaction de l'eau avec l'air.
Les eaux souterraines plus jeunes qui ont disparu sous terre après les années 1950 ont une signature chimique unique, créée par l'homme : des niveaux élevés de tritium provenant des essais de bombes atomiques.
D'autres produits chimiques dissous se comportent comme de minuscules thermomètres.
Les gaz rares comme l'argon et le xénon, par exemple, se dissolvent davantage dans l'eau froide que dans l'eau chaude, selon une courbe de température connue avec précision. Une fois que les eaux souterraines sont isolées de l'air, les gaz nobles dissous ne font pas grand-chose. En conséquence, ils préservent les informations sur les conditions environnementales au moment où l'eau s'est infiltrée pour la première fois dans le sous-sol.
Les concentrations de gaz nobles dans les eaux souterraines fossiles ont fourni certaines de nos estimations les plus fiables de température sur terre pendant la dernière période glaciaire .
Ces découvertes donnent un aperçu des climats modernes, y compris la sensibilité de la température moyenne de la Terre au dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Ces méthodes supportent une étude récente qui a trouvé 3,4 degrés Celsius de réchauffement à chaque doublement de dioxyde de carbone.
Le passé et l'avenir des eaux souterraines
Les habitants de certaines régions, comme la Nouvelle-Angleterre, boivent des eaux souterraines anciennes depuis des années avec peu de risque d'épuiser les réserves utilisables. Des précipitations régulières et des sources d'eau variées - y compris l'eau de surface dans les lacs, les rivières et le manteau neigeux - offrent des alternatives aux eaux souterraines et remplissent également les aquifères avec de l'eau nouvelle.
Si les aquifères peuvent répondre à la demande, l'eau peut être utilisé de manière durable .
Dans l'Ouest, cependant, plus d'un siècle d'utilisation non gérée et exorbitante de l'eau signifie que certains des endroits les plus dépendants des eaux souterraines - des régions arides vulnérables à la sécheresse - ont gaspillé les anciennes ressources en eau qui existaient autrefois sous terre.
Un précédent célèbre pour ce problème se trouve dans les Grandes Plaines. Là, l'ancienne eau de l'aquifère d'Ogallala fournit de l'eau potable et de l'irrigation à des millions de personnes et de fermes du Dakota du Sud au Texas. Si les gens pompaient cet aquifère à sec, il faudrait des milliers d'années pour se remplir naturellement .
C'est un tampon vital contre la sécheresse, mais l'irrigation et l'agriculture intensive en eau abaissent ses niveaux d'eau à des taux insoutenables .
À mesure que la planète se réchauffe, les eaux souterraines anciennes deviennent de plus en plus importantes - qu'elles s'écoulent du robinet de votre cuisine, irriguent les cultures vivrières ou offrent des avertissements sur le passé de la Terre qui peuvent nous aider à nous préparer à un avenir incertain. 
Marissa Grunes , Boursier environnemental, Université de Harvard ; Alan Selzer , assistant scientifique en chimie et géochimie marines, Institut océanographique de Woods Hole ; et Kevin M. Befus , professeur adjoint d'hydrogéologie, Université de l'Arkansas .
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