Izjemno jezero na Antarktiki, kjer voda ne zmrzne niti pri –50 stopinjah Celzija

Leta 1961 sta pilota Don Roe in John Hickey letela nad Antarktiko in nad dolino Wright opazila nekaj, kar je trajno spremenilo razumevanje hidrologije: majhno temno vodno površino, ujeto med gorovjem Asgard na jugu in gorovjem Dais na severu.

Kot piše N1 BiH, nihče ni pričakoval, da bo tam našel tekočo vodo, saj tamkajšnje suhe doline veljajo za kraj na Zemlji, ki je še najbolj podoben Marsu. Kot navaja poročilo ameriške vesoljske agencije Nasa, je več manjših jezer in ribnikov na tistem območju prekritih z več metri ledu.

Toda ta vodna površina ni bila zamrznjena. Pilota sta odkritje poimenovala po sebi, "Don" po Donu Roeju in "Juan" po Johnu Hickeyju – in tako odkrila tisto, kar bo pozneje prepoznano kot najbolj slana vodna površina na planetu: jezero Don Juan.

Voda, ki ne zmrzne

Sladka voda zmrzne pri 0 stopinjah Celzija. Morska voda s slanostjo 3,5 odstotka, kolikor je imajo običajno svetovni oceani, zmrzne pri približno –2 stopinjah Celzija. Jezero Don Juan pa deluje po povsem drugih pravilih in prav zato je tako izjemno.

S slanostjo, ki presega 40 odstotkov in dosega 474 gramov soli na liter, je to majhno jezero za 30 odstotkov bolj slano od Mrtvega morja.

To v praksi pomeni, da lahko voda v jezeru Don Juan ostane tekoča tudi pri temperaturah do –50 stopinj Celzija, saj ta slanost povzroča izrazito znižanje ledišča.

Razlaga je preprosta: delci soli se vrinejo med molekule vode in jim preprečijo oblikovanje kristalne strukture, ki jo poznamo kot led. Kot bi milijoni drobnih vrzeli preprečevali molekulam, da bi se "prijele za roke" in ustvarile heksagonalno mrežo ledu.

Jezero bistveno manjše kot pred 50 leti

Jezero Don Juan zaznamuje njegova spremenljiva narava. Ko ga je ameriški geološki zavod leta 1977 kartiral, je njegova površina merila približno 0,25 kvadratnega kilometra.

Toda v naslednjih desetletjih se je začelo krčiti. Med letoma 1993 in 1994 je bila njegova največja globina ocenjena na približno 30 centimetrov. Januarja 1997 je dosegala komaj 10 centimetrov. Decembra 1998 pa je bilo jezero skoraj povsem suho, razen nekaj deset kvadratnih metrov velikega območja. Večina preostale vode se je zadrževala v vdolbinah okoli velikih skal na dnu jezera.

Danes bi obiskovalec jezera Don Juan našel belkasto površino usedlih soli z majhnimi lužami temne vode, ki kot da nočejo izginiti.

Kaj je skrivnost slanosti?

Več kot petdeset let so se znanstveniki spraševali, kako lahko jezero Don Juan ohranja svojo izjemno slanost. Prevladovala je hipoteza, da slana voda prihaja iz globokega podzemlja. Večina raziskovalcev je menila, da je glavni vir slanice globoka podtalnica.

Toda ta razlaga nikoli ni odgovorila na vsa odprta vprašanja: če bi voda prihajala iz globokih vodonosnikov, zakaj bi bilo jezero tako plitvo? Zakaj bi se njegova velikost tako spreminjala? In kako pojasniti njegovo kemično sestavo, v kateri prevladuje kalcijev klorid namesto natrijevega klorida, značilnega za morsko vodo?

Nekatere raziskave so opozarjale na interakcijo med vodo in okoliškimi geološkimi plastmi, zlasti z osnovno kamnino iz preperelega dolerita. Ta proces bi lahko sproščal kalcijeve ione v vodo in prispeval k visoki slanosti. Drugi raziskovalci so predlagali še bolj zapletene mehanizme, vključno z možnim vplivom globoke podtalnice.

Odgovor ponudile fotografije

Odgovora pa niso odkrili z globokim vrtanjem ali napredno geokemično analizo, temveč na veliko preprostejši način: s pomočjo fotografij. Leta 2013 je skupina geologov z univerze Brown pod vodstvom Jaya Dicksona in Jamesa Heada dobila preprosto, a briljantno idejo: posneli so 16.000 fotografij tega jezera v dveh mesecih in opazovali, kam teče voda.

Namestili so kamere za časovni zamik, ki so posnele na tisoče fotografij, usklajenih z meritvami bližnjih vremenskih postaj. Kar so odkrili, je povsem spremenilo razumevanje jezera Don Juan.

Fotografije so pokazale, da se je nivo vode dvigoval v intervalih, ki so sovpadali z dnevnimi temperaturnimi vrhovi. To je nakazovalo, da del vode izvira iz snega, ki ga je opoldansko sonce ravno dovolj ogrelo, da se je začel taliti. Toda ta sladka voda ni mogla pojasniti izjemne slanosti jezera.

Odgovor se je skrival drugje. Zahodno od jezera so raziskovalci odkrili kanal rahlega sedimenta, bogatega s kalcijevim kloridom. Namestili so dodatno kamero za spremljanje tega območja.

Fotografije so razkrile, da so se v tleh ob povečani relativni zračni vlagi pojavile temne vlažne lise, nekakšni "vodni sledovi". Enake sledi so opazili tudi na pečini severno od jezera.

Mehanizem je bil povezan s pojavom, imenovanim delikvescenca: sol v tleh je vpijala vlago iz zraka. S soljo nasičena voda je prodirala skozi rahlo zemljo, dokler ni dosegla plasti permafrosta. Tam je ostala, dokler občasni tokovi staljene vode niso odnesli soli po kanalu v jezero.

Z opazovanjem tesne povezave med pojavom vodnih sledi in vrhovi zračne vlage so raziskovalci potrdili, da je prav delikvescenca ključni proces, ki ohranja slanost jezera.

"Naravni laboratorij" za Mars

Toda zgodba o Don Juanu se ne konča na Zemlji. Head in Dickson namreč nista običajna hidrologa, temveč planetarna geologa, ki preučujeta geologijo drugih nebesnih teles. Antarktika zanju predstavlja model hladne in suhe puščave Marsa. Kar sta odkrila pri Don Juanu, bi lahko razkrilo nekaj tudi o možnosti tekoče vode na Marsu.

Fotografije vodnih sledi pri jezeru Don Juan močno spominjajo na pojave na Marsu, imenovane "ponavljajoče se linije na pobočjih". Gre za temne proge, ki se pojavljajo na pobočjih marsovskih kraterjev in pečin ter se vračajo na istih mestih v istem letnem času.

Nekateri znanstveniki menijo, da te proge kažejo na tokove slane vode, kar bi bil doslej najboljši dokaz o prisotnosti tekoče vode na današnjem Marsu. Na Marsu so zaznali tudi zmrzal, kar pomeni, da atmosfera vsebuje vsaj nekaj vodne pare. Poleg tega so tam odkrili soli s klorom, ki lahko sodelujejo v istem procesu delikvescence, kot ga poznamo na Antarktiki. Ključno pa je, da procesi v Don Juanu ne zahtevajo podzemne vode, za katero velja prepričanje, da je danes na Marsu ni.

Obenem je primerjava Don Juana z Marsom pomembna tudi pri vprašanju, ali bi na Marsu lahko obstajalo življenje. Če lahko življenje preživi v tako ekstremnem okolju, kot je jezero Don Juan, bi to podprlo teorijo, da življenje obstaja – ali je nekoč obstajalo – tudi v hiperslanih okoljih na Marsu.

Raziskave življenjskih oblik v vodah jezera Don Juan so razkrile skromno mikrofloro: štiri vrste heterotrofnih bakterij in eno vrsto kvasovk. Življenje torej obstaja, a ga je zelo malo; prav tako pa znanstvenikom ni jasno, ali ti mikroorganizmi tam dejansko živijo ali pa so bili tja zgolj prineseni.