Кровавый водопад — столетняя тайна Антарктиды

Пресные водоёмы

В ледяном ландшафте Антарктиды есть удивительный природный объект – «Кровавый водопад» (Blood Falls). Водопад представляет собой уникальное зрелище — поток кроваво-красной воды, стекающий по тридцатиметровому склону ледника.

Общие сведения

Находится в Восточной Антарктиде.
Вытекает из ледника Тейлора в Сухих долинах Мак-Мердо.
Водопад стекает к подледному озеру Бонни.
Источник – подледное соленое озеро, возраст которого — от 1,5 до 4 миллионов лет. Озеро является частью системы подземных гиперсоленых озер и водоносных горизонтов.
Соленость воды превышает океаническую в 4 раза.

Открытие Кровавого водопада

Кровавый водопад был впервые обнаружен в 1911 году австралийским геологом Томасом Гриффитом Тейлором, который первым исследовал долину во время британской антарктической экспедиции Терра Нова 1910–1913 годов. В честь ученого назван ледник.

Кровавый водопад — столетняя тайна Антарктиды

Т. Гриффит Тейлор в рамках экспедиции исследовал Сухие долины Мак-Мердо, которые расположены на западном побережье Мак-Мердо и образуют крупнейшую свободную ото льда зону в Антарктиде. Сухая долина Мак-Мердо занимает площадь около 4800 км2. Эта территория уникальна своими замерзшими озерами, обширными участками обнаженной почвы и накоплением солей.

Долина Мак-Мердо — самое засушливое место на Земле после пустыни Атакама.

Хотя средняя температура в Мак-Мердо ниже нуля, а в Атакаме — 70 градусов. Удивительно, но самые засушливые пустыни холодные, а не жаркие. Причина в том, что холодный воздух содержит в 20 раз меньше водяного пара, чем горячий. Условия Сухой долины наиболее близки к условиям Марса. Именно по этой причине НАСА проводит здесь испытания спускаемых космических аппаратов «Викинг». В этом регионе абсолютно нет осадков, поэтому на всей огромной территории почти нет воды, льда и снега. Сухие долины впервые были открыты капитаном Скоттом в 1903 году. Считалось, что в долинах нет никакой жизни. Однако жизнь была обнаружена самым неожиданным образом. И причина тому – Кровавый водопад, открытый Томасом Гриффитом Тейлором.

Кровь Антарктики

Загадочный цвет Кровавого водопада на монохромном ледниковом фоне был предметом научного любопытства с момента его открытия. Исследователь Т. Гриффит Тейлор предположил, что красный цвет может быть вызван водорослями, живущими в воде. Позже учёные решили, что причина уникального цвета водопада – в высоком содержании железа (вода окисляется и краснеет на воздухе),

В большинстве случаев красноватый цвет скал или источников вызван выветриванием богатых железом минералов, таких как магнетит, гетит или гематит (также известный как кровавик).

Исследования, проведенные в 1960-х годах, показали, что в пробах воды ледника Тейлора были обнаружены лишь очень небольшие следы таких минералов, чего недостаточно, чтобы объяснить кроваво-красный цвет.
Исследовательская группа во главе с Университетом Аляски в Фэрбенксе и колледжем Колорадо разгадала эту загадку, используя комбинацию аналитических методов. Ученые изучили пробы воды и почвы, взятые из Кровавого водопада, под просвечивающим электронным микроскопом (ПЭМ). ПЭМ могут увеличивать объекты до 2 миллионов раз.

Кровавый водопад — столетняя тайна Антарктиды

Исследователи обнаружили крошечные сферы диаметром всего в несколько нанометров (миллиардная часть метра, в 100 раз меньших, чем эритроциты человека), плавающие в воде. Химический анализ с использованием рентгеновских лучей показал, что эти наносферы состоят из железа, кремнезема, кальция, алюминия, натрия и других элементов. Предыдущие исследования не учитывали их, поскольку они очень малы и не обладают кристаллической структурой, а большинство стандартных аналитических методов, используемых минералогами, не пропускают такие аморфные материалы.
Исследование пришло к выводу, что железо играет роль в изменении цвета Кровавого водопада, но не так, как предполагалось ранее. Не свободные атомы железа или минералы, богатые железом, реагируют с кислородом, а железо в наносферах образует оксиды и гидроксиды железа, как только талая вода вступает в контакт с воздухом. Кроме того, высокая соленость и присутствие других элементов, таких как хлор, магний и натрий, могут играть важную роль в образовании фаз железа от желтого до оранжевого цвета, что придает воде жуткий потусторонний вид.

Кровавый водопад — столетняя тайна Антарктиды

Исследование «Мультитехнический анализ поверхностных материалов из кровавых водопадов, Антарктида» было опубликовано в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences (2023).

Вторая загадка водопда

Однако оставалось невыясненным, откуда во льду берется вода или как на вершине ледника может образоваться водопад. В 2017 году исследовательская группа с помощью специального георадара обнаружила, что сеть трещин в скале и туннелей во льду образует подземный резервуар соленой воды, питающей водопад. Ведущий автор нового исследования Джессика Багли вместе с ученым Эрин Петтит и ее группой проследили путь соленой воды с помощью радиоэхозонда.
В конце концов ученым удалось найти огромное подземное озеро, спрятанное во льду. Спустя почти год существование озера было подтверждено с помощью самого точного метода – бурения.
Кроме того, исследователи сделали еще одно важное открытие. Оказалось, что жидкая вода может сохраняться внутри чрезвычайно холодного ледника.

Раньше это считалось практически невозможным, но это ученые объяснили этот феномен так:
«Как бы нелогично это ни звучало, вода при замерзании выделяет тепло, которое нагревает окружающий лед. Тепло в сочетании с низкой температурой замерзания соленой воды делает возможным движение жидкости»

Концентрация соли в сочетании с давлением у подножия ледника поддерживает течение воды, несмотря на низкие температуры. Ледник Тейлора в настоящее время является самым холодным из известных ледников, в котором постоянно течет вода.

Кровавый водопад и космос – что общего?

Итак, ученые обнаружили микробную экосистему, которая оставалась изолированной в течение миллионов лет. Эти организмы оказались способны выжить в сверхсоленой, с высоким содержанием углеводов и очень холодной воде без солнечного света и кислорода, под ледником.
Эта находка может иметь огромное значение за пределами Антарктиды и даже за пределами Земли. Ученые предполагают, что жизнь может существовать на других планетах в таких же негостеприимных суровых условиях. Это особенно актуально для более холодных планет, таких как Марс, где образующиеся материалы могут быть наноразмерными и некристаллическими.

Минералогия и связанная с ней геохимия Кровавого водопада уникально подходят для других планет.

Подземный раствор течет в одно из самых холодных и засушливых мест на Земле. Сухие долины Мак-Мердо, долгое время считаются марсианским аналогом. В этой полярной пустыне множество геохимических процессов, которые зависят от влажности и температуры, таких как выветривание, расплывание, осадки, обезвоживание и мобильность видов, протекают иначе, чем где-либо еще на планете. Холодная, сухая и богатая солью среда является основным геохимическим и микробиологическим аналогом мест для планетарных исследований. В долине Тейлор, в частности, преобладают соли сульфатов и хлоридов, что делает ее во многом похожей на Марс. Ни одно другое место в мире природы не позволяет так близко приблизиться к марсианской поверхности.

Кровавый водопад — столетняя тайна Антарктиды
Сухие долины Мак-Мердо

А значит, Кровавый водопад является уникальным местом исследования внеземных аналогов во многих отношениях: его расположение в полярном пустынном климате, минералогия, богатая солью и железом, а также изоляция его микробного сообщества, возможно, на 1000 лет или дольше могут имитировать марсианские подземные «оазисы».
Вот так Кровавый водопад поможет ускорить изучение других планет.

Оцените статью
Добавить комментарий