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探寻地下水层 　　看不见的地下水 　　撒哈拉沙漠东部地下深处的努比亚砂岩地下水层，目前正处于困境之中。早在2000多年前，它就是世界上最大最古老的地下储水层之一，为利比亚、埃及、乍得和苏丹等国提供水资源。但现在，它即将枯竭。在埃及，人们不断地抽取地下水，以供应日益膨大却远离尼罗河的沙漠城市；在利比亚，世界第八大奇迹――人造大运河，正利用其地下管渠系统将利比亚仅有的另一个水源――咸地中海的水不断地抽走。 　　撒哈拉沙漠中的绿洲干枯了，游牧牲畜和野生动物的水源发生了短缺。但是，没有谁来对这一情况负责：古老的地下水系统太复杂了，人们既说不清楚哪个地方是主要的用水之地，也说不清楚地下水什么时候会被用完。没有哪个国家会相信其他国家能够提出一个公平的判断，人们无法就地下水保护措施达成共识。这种不信任和各行其是，又使情况变得更加糟糕。 　　世界上绝大多数的饮用水都隐藏在地下，其状况人们知之甚少。随着全球人口增长和气候剧变，我们不能奢望还能发现更多的地下水。地下水正散失到海洋，而且正以一个空前的速度被消耗，同时也正不可避免地被污染。接下来地下水会怎么样？更加难以说清。也许，过不了多久，水资源短缺就会导致世界范围的干旱，届时第一次真正的水源战争将会爆发！那么，如何才能阻止这种悲剧的发生？毫无疑问，我们的当务之急是摸清地下水的分布情况，即知道哪里有地下水。 　　常规的地图难以让我们寻找到不可见和移动的地下水源。根据联合国环境计划署的必威体育精装版判断，地下水占世界可获得淡水的97%。然而，水文学家大都致力于研究地表水，从未下功夫去绘制脚下的地下水的地图。很多人以为，地下水很容易开发，并且储量巨大。比如，单是在南美的瓜拉尼，地下水储量就达4万立方千米，远远超过了北美的五大湖的储水量。但是，地下水并非储存在一个巨大的、固定的地下湖里，相反，它们通常只是缓慢地穿过复杂的可渗透岩层、砂层或其他一些地质层。地下水也不像地面的湖泊，干涸后很快又会涨满。地下水的储藏复杂得多，不仅取决于容水量，而且还取决于被雨水或融雪积满的速度。 　　不过，现在有了新的希望：借助新的物理学和工程学方法，科学家正在绘制第一张地下水全球地图。 　　采用新方法：用同位素进行地下水分析 　　随着世界人口的增加，水的需求量也在增加，但这并不是人们越来越关注地下水的唯一原因。气候变化也在重新分配全球水资源。随着全球变暖，各地的降雨量发生变化，湿润的地方变得越发潮湿，干燥的地方变得越发干旱。2011年，非洲东部和美国得克萨斯州就发生了严重干旱。较少的降雨量，意味着没有足够的新水补充到正在被极速耗尽的地下水层中。许多地图都标出了地下水层的位置，但并没有提及蓄水量、水位变化的速度以及是否可以安全饮用。干裂的地表下，地下水资源还是未知数。 　　为了计算出地球脆弱的地下水系统究竟还有多少水资源可以利用，我们需要弄清楚两个问题：一是这些地下水已经存在多久，二是它们的补充需要多长时间。 　　为了得到这些数据，传统的方法是费时费力地钻孔取样，进行研究。这就需要在地上钻出许多小洞，以便监测地下水流的速度和方向，再整合这些数据来建立一个地下水层的模型。 　　然而，对于有些地下水层，比如文章开头提到的努比亚砂岩地下水层，这种方法却行不通。一是花费太大，许多钻洞的位置都在遥远的沙漠；更最重要的是，如此集中的研究需要各国政府的支持，但各国政府对地下钻洞研究始终持怀疑态度，因此建立与努比亚砂岩地下水层有关的四个国家的地下钻洞网络很难进行。 　　不过，新的转机出现了，它来自国际原子能机构。该组织用同位素来进行水源分析，其同位素水文事业部负责人阿加瓦尔用同位素监测地表水已经有几十年了。2006年，阿加瓦尔等专家与联合国发展计划署等机构合作启动项目，以创建一个地下水的综合地图。如果采用同位素检测方法，仅需从已有水洞中取少量水样进行分析就可以揭示整个地下水层的状况。这种方法既便宜又简单。 　　研究小组首先需要计算地下水的年龄。对此，研究人员选用碳14来进行研究。就像研究古代的文物，水也可以通过这种放射性元素来计算年龄。地表水吸收了大气中的二氧化碳等气体，带上与大气相同的同位素原子碳14的印记。随后，地表水进入地下水层中，也使地下水带上了这个独特的印记。随着时间的推移，进入地下水的碳14会经历放射性衰变，只要弄清水样中剩余的碳14的量就可以揭示地下水的年龄。 　　研究结果显示，努比亚的地下水的水样中几乎没有检测到碳14。这意味着这些地下水的年龄已经非常古老了。之前的研究结果表明，努比亚地下水已有4万年的历史，而碳14检测结果认为，努比亚地下水的历史接近5万年。这一结论引起了人们的质疑，于是研究小组转向用另外一种很少见的同位素氪81（81Kr）。直到最近，科学家才掌握了如何捕获和计算氪的半衰期。采用同位