Wie entstand dieser seltsame, super-salzige Teich in der Antarktis?

Am Ende der Welt, in einer kalten antarktischen Wüste, sitzt ein seltsamer Teich, nur wenige Zentimeter tief, der so salzig ist, dass er selbst bei Temperaturen von minus 58 Grad Celsius (minus 50 Grad Celsius) flüssig bleibt.

Die Quelle der ungewöhnlich schweren Salzladung des Teiches war ein geochemisches Rätsel, seit es bei einer Expedition 1961 entdeckt wurde. Wissenschaftler hatten allgemein angenommen, dass Don Juan Pond - ein Spiel über die Namen der Helikopterpiloten der Expedition - von tiefem Grundwasser gespeist wurde, aber ein weithin veröffentlichtes Dokument von 2013 deutete an, dass die Salze aus einer flacheren Quelle stammen.

In der neuen Studie, die am 15. September in der Zeitschrift Earth and Planetary Science Letters veröffentlicht wurde, verwendeten die Forscher Computermodelle der Chemie des Teichs, um diesen Befund zu bestreiten.

Da das Gebiet eines der nächsten terrestrischen Analoga zum Mars ist, könnte das Verständnis dafür, wie das Wasser durch den Teich und die Umgebung fließt, den Wissenschaftlern helfen, das Verhalten ähnlicher Merkmale auf dem Roten Planeten zu verstehen. [Die 7 Mars-ähnlichen Orte auf der Erde]

Das Salz im Don Juan Teich ist nicht dasselbe wie das Zeug, das auf Essen gestreut wird. Stattdessen sind es 95 Prozent Calciumchlorid, was den Gefrierpunkt von Wasser deutlich senkt und dazu beiträgt, dass der Teich selbst im bitteren antarktischen Winter flüssig bleibt.

Es ist selten für die Natur, eine so reine Wasserlösung zu produzieren, sagte Studienkoautor Jonathan Toner, ein Geochemiker an der Universität von Washington. Aus chemischer Sicht ist es "wie in den Raum zu gehen und einen rosa Elefanten zu sehen", sagte er Live Science.

All dieses Salz macht das Wasser dichter und zähflüssiger als das Wasser, das aus den Wasserhähnen oder den Stränden fließt, und verleiht ihm die Konsistenz eines dünnen Sirups, sagte Toner.

Der Teich ist so salzig (etwa 40 Gewichtsprozent) aufgrund einer Kombination von zwei Faktoren: der hohen Verdunstungsrate in der extrem trockenen Umgebung der McMurdo Dry Valleys, wo sie sich befindet, und der Fähigkeit von Calciumchlorid, sich viel mehr zu bilden konzentrierte Lösungen als einfaches Tafelsalz (Natriumchlorid).

Aber wo dieses Salz herkommt und warum der Teich chemisch so rein ist, sind seit langem Geheimnisse. Und sie sind schwer zu beantworten, weil der Teich als Schutzgebiet ausgewiesen wurde, um jegliche Kontamination zu verhindern - daher gibt es Einschränkungen bei der Beprobung und Untersuchung des Gebiets.

Die Studie von 2013 verwendete Zeitrafferaufnahmen, um den Wasserfluss rund um den Teich zu überwachen. Die Autoren folgerten, dass Calciumchlorid in der umgebenden Erde Wasser aus der Atmosphäre aufsaugt, wann immer die Feuchtigkeit ihren Höhepunkt erreicht hat - ein Prozess, der Deliqueszenz genannt wird. Dieses Wasser war an den Abhängen in der Nähe des Teichs als Streifen dunkler Erde sichtbar. Die Autoren denken, dass periodische Schneeschmelze dann die Salze in den Teich gewaschen hat. [Photographischer Beweis des Klimawandels: Zeitrafferbilder von Gletschern]

"Aber wir waren völlig anderer Meinung" mit den Schlussfolgerungen der Studienautoren, sagte Toner. "Ich denke, dass sie die vergangenen Beweise für eine tiefe Grundwasserquelle wirklich nicht berücksichtigt haben."

Er und seine Kollegen verglichen die beiden möglichen Quellen des Salzes - tiefes Grundwasser und den in der Arbeit von 2013 beschriebenen Prozess - mit einem chemischen Modell, das die Zusammensetzung des Teichwassers mit dem vergleicht, was sich durch Verdunstung aus diesen beiden Quellen ergeben würde .

Sie fanden heraus, dass die Quelle des tiefen Grundwassers "genau zu ihr passt, zu einer unheimlichen Genauigkeit", während die flachere Quelle "nicht weit entfernt" ist, sagte Toner.

Die Studie lässt noch die Frage offen, woher das Tiefenwasser letztlich kommt. Toner und seine Kollegen denken, dass salziges Wasser durch die gefrorenen Böden sickert und mit umgebenden Mineralien auf eine Weise interagiert, die gereinigte Kalziumchlorid-Plättchen produziert (die sie durch Bohren in den Boden entdeckt haben), so Toner. Aber dieser Prozess passiert viel langsamer als die vorgeschlagene Studie von 2013, von Tausenden bis Zehntausenden von Jahren.

Jay Dickson, einer der Autoren der Arbeit von 2013 und ein planetarischer Wissenschaftler am Caltech, glaubt nicht, dass die neue Studie seine eigene widerlegt, weil sie nicht die Frage nach der ultimativen Quelle des Salzes anspricht. Er denkt, dass die in jedem Papier beschriebenen Prozesse verbunden sein können, obwohl Toner nicht einverstanden ist.

Die neue Studie zeigt auch, dass der Teich kontinuierlich ausgespült wird, sagte Toner, was darauf hindeutet, dass er mit einem ausgedehnten Grundwassersystem verbunden ist, das auch einen anderen See im Tal speist, der reich an Kalziumchlorid ist, jedoch nicht so rein. Er glaubt auch, dass die Oberflächenstreifen des Wassers eine weitere Manifestation des Grundwassersystems sein könnten. [Siehe Fotos von Antarctica's Subglazial Lake Whillans]

Das Verständnis dieses Systems sowie die Oberflächenstreifen des Wassers, die von den salzigen Böden aufgesaugt werden, könnten helfen, mehr über ähnliche Merkmale auf der Oberfläche des Mars zu erfahren. Es ist jedoch praktisch unmöglich, dass Mars ein ausgedehntes Grundwassersystem hat, weil es einfach zu kalt wird, sagte Dickson.

"Wenn sie recht haben - dass es eine tiefe Grundwasserquelle ist - [dann], die heute auf dem Mars nicht stattfindet", sagte er zu Live Science.

Der Toner wird Teil eines Teams sein, das im Dezember das Gebiet um den Don Juan Teich erkunden und probieren wird, um mehr Beweise für die Quelle der Salze und die möglichen Verbindungen zu einem größeren Grundwassersystem zu finden.

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