氪气可以告诉加州(以及《疯狂的麦克斯》)还剩下多少水

愿你永远闪耀、永远畅饮

看过《疯狂的麦克斯:狂暴之路》(或者哪怕是预告片,这里没有剧透)的人,可能都注意到了影片中从地下抽取了大量的水,为这片本已干旱、尘土飞扬、饱受干旱折磨的土地带来了生机。

所有这些水都从哪里来?推测是来自一个深层地下含水层,一层饱和了水的岩石。含水层是那些没有充足淡水河流、水库或积雪的地区的极佳水源,但有一个小问题:含水层并非无限的。

最终,如果《疯狂的麦克斯》中的含水层,或者我们现实中非核末日之地中的含水层持续抽水,它们最终会干涸,除非有水能够渗入岩石并重新填充(或补给)含水层。补给含水层是可能的,但需要很长时间。现在,科学家们发现,这个补给过程比我们最初想象的还要慢。

正如理查德·梅滕斯在《芝加哥大学杂志》上报道的那样,那里的研究人员已经找到了一种方法,通过观察一种名为氪-81(与氪石无关)的稀有同位素,来精确判断水在地下的时间。一个同位素是指一个原子与该元素的平均原子相比,中子数不同。

空气中氪-81的含量并不多,但足够多,以至于偶尔会混入水蒸气或雨滴中,随着降水落到地面。最终,其中一些可能会渗入含水层,在那里停留,并开始其缓慢的衰变为溴的过程。

氪-81的妙处在于,这个衰变过程需要很长时间,这有助于我们估算事物的年代。科学家们可以利用碳定年法,通过测量其中残留的碳-14同位素(存在于所有人类体内)的量来确定文物的年代。碳-14的半衰期是5730年,这意味着当5730年后,像一棵倒下的树或一块骨头这样的物体,其含有的碳-14只有最初的一半。这对于相对较近的物体来说很有效,但只能用于几万年的时间范围。而氪-81的半衰期是229,000年。

通过测量含水层中残留的氪-81的量,科学家们可以确定水在地下的时间——以及是否有新的水进入含水层。在一些情况下,研究人员发现,那些被认为年轻(易于补给)且估计年龄为30,000岁的含水层,实际上已经超过一百万年了。如果你希望长期使用一个含水层作为水源,一百万年的滞留时间可不是一个好消息。

非常怀疑《疯狂的麦克斯》中的任何角色都能获得一台能够测量地下水在地质年龄的设备。但是,对于像加利福尼亚这样饱受干旱困扰的地区,仍然有一些希望,可以利用类似的方法来弄清楚他们从地下抽出的水来自哪里……以及还需要多长时间才能重新充满。

 

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