Jezero na Antartiku koje se nikad ne smrzava, voda tečna i na -50°C

Bila je 1961. godina kada su dva pilota helikoptera, Don Roe i John Hickey, letjeli iznad zapadnog kraja doline Wright u Viktorijinoj zemlji na Antarktiku. Ono što su vidjeli iz zraka zauvijek će promijeniti hidrologiju: mala vodena površina tamne boje, ukliještena između planinskog lanca Asgard na jugu i planinskog lanca Dais na sjeveru, zapadno od jezera Vanda. Niko nije očekivao da će tamo pronaći tečnu vodu. Suhe doline McMurdo su mjesto na Zemlji najsličnije Marsu. Kao što NASA-in izvještaj navodi: U suhim dolinama McMurdo rijetko pada snijeg, a nikada ne pada kiša. Zimske temperature mogu pasti i do -50 stepeni Celzijusa, a nekoliko bara i jezera u dolinama prekriveno je s nekoliko metara leda.

Ali ta vodena površina nije imala led. Piloti, koji su otkriću dali ime - Don za Don Roe, Juan za John Hickey - pronašli su ono što će kasnije biti prepoznato kao najslanija vodena površina na planeti : jezero Don Juan.

Paradoks vode koja se ne smrzava

Da bismo razumjeli zašto je jezero Don Juan toliko izvanredno, moramo shvatiti osnovno pravilo prirode: slatka voda se smrzava na 0°C. Morska voda, sa salinitetom od 3,5%, smrzava se na -2°C. Ali jezero Don Juan funkcioniše u drugoj dimenziji.

Sa salinitetom koji prelazi 40% - dostižući vrhunac od 474 grama soli po litri - ovo malo jezero je 30% slanije od Mrtvog mora, koje ima 34%. Veliko slano jezero u Utahu varira između 5 i 27%. Zemljini okeani, kao što je spomenuto, ostaju na skromnih 3,5%.

Šta ovo znači u praksi? Da voda u ribnjaku Don Juan može ostati tečna na temperaturama od -50°C . Kao što naučna studija objašnjava: Ova slanost uzrokuje značajno snižavanje tačke smrzavanja, omogućavajući ribnjaku da ostane tečan čak i na temperaturama niskim i do -50°C.

Objašnjenje je jednostavno čak i ako je fenomen izvanredan: čestice soli se ubacuju između molekula vode, sprječavajući ih da formiraju kristalnu strukturu koju poznajemo kao led. Kao da milioni sitnih razmaka sprječavaju molekule da se drže za ruke i formiraju heksagonalnu rešetku koju nazivamo ledom.

Jezero koje se pojavljuje i nestaje

Ako išta karakterizira jezero Don Juan to je njegova promjenjiva priroda. Kada ga je Geološki zavod Sjedinjenih Država mapirao 1977. godine, njegova površina je iznosila približno 0,25 kvadratnih kilometara. Izgledalo je kao respektabilno jezero.

Ali u narednim decenijama, jezero je počelo da se smanjuje. Između 1993. i 1994. godine, njegova maksimalna dubina opisana je kao jedna stopa (30-ak centimetara). U januaru 1997. godine jedva je dostigla 10 centimetara. A u decembru 1998. godine, jezero je bilo gotovo svugdje suho osim na području od nekoliko desetina kvadratnih metara. Većina preostale vode akumulirala se u udubljenjima oko velikih stijena unutar dna jezera.

Danas, svako ko posjeti jezero Don Juan, ako se tako udaljeno mjesto uopće može nazvati posjetom, pronaći će bjelkasto prostranstvo istaloženih soli, s malim lokvama tamne vode koje kao da ne žele nestati. Slika koju je snimio Advanced Land Imager NASA-inog satelita Earth Observing-1 3. januara 2014. godine prikazuje taj eliptični oblik, s nešto tamnijim tonom od pozadine dna jezera prekrivene korama soli.

Misterija porijekla

Više od pedeset godina, naučnici su se pitali kako je jezero Don Juan moglo održati svoju izuzetnu slanost. Dominantna hipoteza od njegovog otkrića 1961. godine tvrdila je da slana voda izvire duboko pod zemljom. Većina istraživača se složila da se slana voda mora snabdijevati uglavnom iz dubokog podzemlja.

Ali ovo objašnjenje nikada nije u potpunosti odgovaralo. Ako je voda dolazila iz dubokih vodonosnih slojeva, zašto je jezero bilo tako plitko? Zašto se njegova veličina toliko razlikovala? I kako bi se mogao objasniti njegov specifični hemijski sastav, u kojem dominira kalcijum hlorid, a ne natrijum hlorid tipičan za morsku vodu?

Neke studije su ukazale na interakcije između vode i okolnih geoloških formacija, posebno temeljne stijene od istrošenog dolerita. Ovaj proces bi mogao oslobađati kalcijeve ione u vodu, doprinoseći visokoj slanosti. Drugi istraživači su predložili složenije mehanizme, uključujući mogući doprinos dubokih podzemnih voda.

Odgovor, kada je stigao, nije došao iz dubokog bušenja ili napredne geohemijske analize, već iz nečeg mnogo jednostavnijeg: kamere.

16.000 fotografija riješile misteriju

Godine 2013. tim geologa sa Univerziteta Brown, predvođen Jayom Dicksonom i Jamesom Headom, imao je ideju koja je bila revolucionarna u svojoj jednostavnosti. Kao što je sam Dickson objasnio: Bila je to jednostavna ideja: napravimo 16.000 fotografija ovog jezera tokom dva mjeseca, a zatim vidimo kuda voda teče.

Instalirali su kamere za snimanje ubrzanog snimanja koje su snimale hiljade slika sinhronizovanih s podacima obližnjih meteoroloških stanica. Ono što su otkrili potpuno je promijenilo razumijevanje jezera Don Juan.

Fotografije su pokazale da se nivo vode u jezeru povećavao u impulsima koji su se poklapali s dnevnim temperaturnim vrhuncima. To je sugerisalo da dio vode potiče od snijega koji se, dovoljno zagrijan podnevnim suncem, lagano otopio. Ali ta slatka voda nije objasnila izuzetno visok salinitet.

Ključ je bio negdje drugdje. Zapadno od jezera, istraživači su identifikovali kanal rastresitog sedimenta bogatog kalcijevim hloridom. Instalirali su drugu kameru za praćenje ovog kanala.

Fotografije su otkrile nešto izuzetno: tamne mrlje vlage formirane su u tlu, pravi "vodeni tragovi", kad god bi se relativna vlažnost zraka povećala. Isti ti tragovi pojavili su se i na litici sjeverno od jezera.

Mehanizam je bio topljenje : sol u tlu apsorbirala je dostupnu vlagu iz zraka. Ove soli opterećene vodom prodirale su kroz rastresito tlo sve dok nisu došle do podložnog sloja permafrosta. Tamo su ostale sve dok povremeni tokovi otopljene vode nisu nosili soli niz kanal i u jezero.

Posmatrajući blisku korelaciju između pojave vodenih tragova i vrhova vlažnosti, istraživači su potvrdili da je topljenje vode ključni proces koji održava slanost jezera.

Fotografije su pokazale da se nivo vode u ribnjaku povećava u pulsirajućim intervalima koji se poklapaju s dnevnim temperaturnim vrhuncima, što sugerira da voda djelomično potiče od snijega koji je podnevno sunce dovoljno zagrijalo da se otopi , objasnio je tim u svojoj studiji objavljenoj u časopisu Scientific Reports .

Prirodna laboratorija za Mars

Ali priča o Don Juanu ne završava na Zemlji. James Head i Jay Dickson nisu konvencionalni hidrolozi; oni su planetarni geolozi koji proučavaju geologiju nebeskih tijela osim Zemlje. Za njih je Antarktik model hladne, suhe pustinje Marsa. A ono što su naučili na Don Juan Pondu moglo bi nam reći nešto o mogućnostima tečne vode na Crvenoj planeti , kako u prošlosti tako i u sadašnjosti.

Fotografije vodenih tragova na jezeru Don Juan veoma podsjećaju na karakteristike fotografisane na Marsu koje se nazivaju ponavljajuće linije padina. Ove formacije se na Marsu pojavljuju kao tamne pruge koje kao da teku nizbrdo po liticama, ponavljajući se na istim mjestima i u isto doba godine.

Neki naučnici vjeruju da ove pruge ukazuju na neku vrstu toka slane vode, što je do sada najbolji dokaz da bi voda mogla teći na današnjem Marsu. Na Marsu je uočen mraz, što sugerira da atmosfera sadrži barem određenu količinu vodene pare. Također su otkrivene soli koje sadrže hlor, sposobne da prođu kroz istu vrstu topljenja u vodi koja je uočena na Antarktiku. Ključno je da procesi u Don Juanu ne zahtijevaju podzemne vode, za koje se vjeruje da danas ne postoje na Marsu.

Generalno govoreći, svi sastojci za hidrologiju tipa Don Juan jezera na Marsu su prisutni, rekao je Dickson. Vjerovatno danas na Marsu nema dovoljno vode za formiranje jezera, ali jači tokovi u marsovskoj prošlosti mogli su formirati brojna Don Juan jezera. Dakle, ono što nalazimo na Antarktiku može biti trag o tome kako su jezera funkcionisala na ranom Marsu, a također i kako vlaga može teći po površini danas.

Ima li života u Don Juanu?

Za astrobiologe, jedan od najfascinantnijih aspekata jezera Don Juan je mogućnost da njegove hiperslane vode sadrže mikroskopski život. Ako život može preživjeti u tako ekstremnom okruženju, to bi podržalo ideju da život postoji - ili je nekada postojao - u hiperslanim formacijama na Marsu.

Studije životnih oblika u hipersalinim vodama jezera Don Juan otkrile su rijetku mikrofloru od četiri vrste heterotrofnih bakterija i jednog kvasca. Drugim riječima, ima života, ali ga je vrlo malo.

Svakako postoji biologija u blizini ribnjaka i neki dokazi o biološkoj aktivnosti u samom ribnjaku, ali ta aktivnost bi se mogla objasniti abiotičkim procesima, primijetio je Dickson. Drugim riječima, nije jasno da li ti mikroorganizmi aktivno žive u ribnjaku ili su jednostavno tamo uneseni.

Nemogući pejzaž

Pored nauke, jezero Don Juan nudi i zadivljujući vizualni spektakl. Satelitski snimak iz 2014. godine prikazuje eliptično jezero koje se nalazi na dnu bazena između visoravni Dais i planinskog lanca Asgard. Njegova nešto tamnija nijansa je u kontrastu s pozadinom dna jezera, prekrivenom korama soli.

Na istoku, gornji glečer Wright hrani mrežu kanala erodiranih u doleritsku stijenu poznatu kao Labirint . Na sjeveroistoku, jezero Vanda ostaje zaleđeno, prekriveno slojem leda debelim nekoliko metara.

Vodeni tragovi koje su fotografisali istraživači sa Browna stvaraju tamne šare na površini, neke vidljive čak i iz svemira. To su tragovi procesa koji održava na životu najnevjerovatnije jezero na Zemlji.

Šta budućnost nosi za jezero Don Juan?

Globalne klimatske promjene mogle bi promijeniti osjetljivu ravnotežu koja ga održava. Rastuće temperature mogle bi povećati topljenje snijega, razrjeđujući njegove vode. Smanjenje atmosferske vlažnosti moglo bi smanjiti mekšanje.

Za sada, malo jezerce ostaje tamo, prkoseći zakonima fizike, opstajući na mjestu najsličnijem Marsu od svih koje imamo na Zemlji. I dok naučnici nastavljaju da ga proučavaju, jezerce Don Juan čuva tajne koje bi nam jednog dana mogle pomoći da odgovorimo na najstarije pitanje čovječanstva: jesmo li sami u svemiru?

┈➤ Program N1 televizije možete pratiti UŽIVO na ovom linku kao i putem aplikacija za Android /iPhone/iPad