Opgelost edelgas onthult ouderdom Saharagrondwater

Het grondwater onder de woestijn in West-Egypte is tussen de 200.000 en een miljoen jaar oud. Op het Argonne National Laboratory (VS) is een nieuwe techniek ontwikkeld waarmee atomen van de radioactieve isotoop krypton-81 stuk voor stuk kunnen worden geteld. Dat opent tal van nieuwe onderzoeksmogelijkheden op het gebied van oceaanstromen, gletsjerbewegingen en grondwaterstroming. Deze op een laser gebaseerde techniek (Atom-Trap Trace Analysis) is inmiddels met succes getest bij een onderzoek van grondwater onder de Sahara. Hierover zal binnenkort worden bericht in Geophysical Research Letters.

De ouderdom van grondwater kon worden vastgesteld door het meten van de concentratie Kr-81. Deze isotoop ontstaat in oppervlaktewater onder invloed van kosmische straling. Doordat deze isotoop langzaam vervalt (met een halfwaardetijd van 229.000 jaar) kan worden berekend hoe lang het water niet meer aan kosmische straling blootgesteld is geweest, dus wanneer het in de bodem is weggezakt. Het vaststellen van de concentratie Kr-81 is echter zeer moeilijk: krypton is een in de atmosfeer zeldzaam voorkomend edelgas, waarvan ook slechts heel weinig in water oplost. Van alle in de atmosfeer voorkomende krypton is bovendien slechts 1 op de 1.000.000.000.000 (duizend miljard) atomen de isotoop Kr-81.

Het onderzoeksteam heeft onder westelijk Egypte, op tal van plaatsen, duizenden liters grondwater opgepompt, om daaruit voldoende krypton te kunnen afscheiden. Dat gebeurde met apparatuur die hiertoe speciaal was vervaardigd door de Zwitserse leden van het onderzoeksteam. Dat gas werd samengeperst en in containers naar Bern overgebracht, waar het krypton uit elk monster werd gezuiverd; dat gezuiverde krypton werd op het Argonne National Laboratory onderzocht op het gehalte aan Kr-81. Daaruit blijkt dat de ouderdom van de watermonsters varieert van 200.000 tot 1.000.000 jaar.

Vergelijking van de ouderdom van monsters van uiteenlopende plaatsen maakte het ook mogelijk om de stroomsnelheid van het grondwater te bepalen. Die blijkt 1-2 m per jaar te bedragen; het water stroomt noordwaarts. Uit deze gegevens kan weer worden afgeleid waar het water in de grond moet zijn gezakt. Die locatie ligt in Zuidwest-Egypte. Als `extraatje' konden de onderzoekers uit de gegevens afleiden dat het water in de vorm van vochtige lucht vanuit de Atlantische Oceaan over noordelijk Afrika naar dat gebied in Egypte is vervoerd, waar het als regen viel. Het luchtcirculatiepatroon was omstreeks een miljoen jaar geleden dus ook heel anders dan tegenwoordig. Niet verwonderlijk: de Aarde zat toen midden in het IJstijdvak (Pleistoceen).