Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Кровавый водопад, 2006
Кровавый водопад у подножия ледника Тейлор , 2013 г.

Кровь водопад отток из оксида железа -tainted плюмового соленой воды, вытекающей из язычка Taylor Glacier на обледенелой поверхности Западного озера Bonney в долине Тейлора в Сухих долинах МакМердо в Земле Виктории , Восточной Антарктиды .

Богатая железом гиперсоленая вода время от времени выходит из небольших трещин в ледяных каскадах. Источник соленой воды представляет собой подледниковый бассейн неизвестного размера, покрытый льдом примерно на 400 метров (1300 футов) в нескольких километрах от его крошечного выхода у Кровавого водопада.

Красноватое месторождение было обнаружено в 1911 году австралийским геологом Гриффитом Тейлором , который первым исследовал долину, носящую его имя. [1] Первопроходцы Антарктиды сначала приписали красный цвет красным водорослям , но позже было доказано, что это связано с оксидами железа.

Геохимия [ править ]

Плохо растворимые водные оксиды железа (III) откладываются на поверхности льда после того, как ионы двухвалентного железа, присутствующие в незамерзшей соленой воде, окисляются при контакте с кислородом воздуха . Более растворимые ионы двухвалентного железа первоначально растворяются в старой морской воде, захваченной в древнем кармане, оставшемся от Антарктического океана, когда фьорд был изолирован ледником во время его развития в миоценовый период , около 5 миллионов лет назад, когда уровень моря был выше, чем сегодня. .

В отличие от большинства антарктических ледников, ледник Тейлора не замерзает до коренной породы , вероятно, из-за присутствия солей, сконцентрированных в результате кристаллизации древней морской воды, заключенной под ним. Криоконцентрирование соли происходило в глубокой реликтовой морской воде, когда чистый лед кристаллизовался и вытеснял растворенные соли при охлаждении из-за теплообмена захваченной жидкой морской воды с огромной массой льда ледника. Как следствие, захваченная морская вода была сконцентрирована в рассолах с соленостью в два-три раза выше средней морской воды.. Второй механизм, который иногда также объясняет образование гиперсоленых рассолов, - это испарение воды из поверхностных озер, непосредственно подвергающихся воздействию очень сухой полярной атмосферы в Сухих долинах Мак-Мердо. Анализ стабильных изотопов воды позволяет, в принципе, различать оба процесса до тех пор, пока не происходит смешение рассолов различной формы. [2]

Гиперсоленая жидкость, случайно отобранная через трещину во льду, не содержала кислорода и была богата сульфатами и ионами железа . Сульфат является остаточным геохимическим признаком морских условий, в то время как растворимое двухвалентное железо, вероятно, было высвобождено в восстановительных условиях из подледниковых минералов коренных пород, выветрившихся под действием микробов.

Микробная экосистема [ править ]

Схематический разрез Кровавого водопада, показывающий, как подледниковые микробные сообщества выживали в условиях холода, темноты и отсутствия кислорода в течение миллиона лет в соленой воде под ледником Тейлор .

Химические и микробиологические анализы показывают , что как редкие подледниковые экосистемы из автотрофных бактерий развиты , что усваивает сульфат и трехвалентный железо ионов. [3] [4] По словам геомикробиолога Джилл Микуки из Университета Теннесси , образцы воды из Кровавого водопада содержали не менее 17 различных типов микробов и почти не содержали кислорода. [3] Объяснение может заключаться в том, что микробы используют сульфат в качестве катализатора, чтобы дышать ионами трехвалентного железа и метаболизировать следовые количества органических веществ.в ловушке с ними. Такого метаболического процесса в природе еще не наблюдалось. [3]

Загадочное наблюдение - сосуществование Fe 2+ и SO2- 4ионы в бескислородных условиях. Нет сульфидные анионы ( HS - ) не найдены в системе. Это предполагает сложное и плохо изученное взаимодействие между биохимическими циклами серы и железа .

В декабре 2014 года ученые и инженеры во главе с Микуки вернулись на ледник Тейлор и использовали зонд IceMole , разработанный немецким коллаборационистом, чтобы растаять в леднике и взять пробы соленой воды ( рассола ), питающей Кровавый водопад. [5]

Образцы были проанализированы и выявили холодный (-7 ° C), богатый железом (3,4 мМ) подледниковый рассол (8% NaCl). Из этих образцов ученые выделили и охарактеризовали тип бактерий, способных расти в соленой воде ( галофильный ), который процветает на холоду ( психрофил ) и является гетеротрофным , который они отнесли к роду Marinobacter . [6] Биоинформатический анализ ДНК показал присутствие по крайней мере четырех кластеров генов, участвующих во вторичном метаболизме. Два кластера генов связаны с производством арильных полиенов , которые функционируют в качестве антиоксидантов , которые защищают бактерии отактивные формы кислорода . [6] Другой кластер генов, по-видимому, участвует в биосинтезе терпенов и , скорее всего, производит пигменты . [6] Другими идентифицированными бактериями являются Thiomicrospira sp. И Desulfocapsa sp.

Последствия для гипотезы Земли-снежного кома [ править ]

Согласно Mikucki et al. (2009), теперь недоступный подледниковый бассейн был закрыт 1,5–2 миллиона лет назад и преобразован в своего рода «капсулу времени», изолирующую древнюю микробную популяцию на достаточно долгое время, чтобы эволюционировать независимо от других подобных морских организмов. Это объясняет, как другие микроорганизмы могли выжить, когда Земля (согласно гипотезе Земли-снежного кома ) была полностью заморожена.

Покрытые льдом океаны могли быть единственным убежищем для микробных экосистем, когда Земля, очевидно, была покрыта ледниками в тропических широтах во время протерозойского эона примерно от 650 до 750 миллионов лет назад.

Значение для астробиологии [ править ]

Это необычное место предлагает ученым уникальную возможность изучить глубинную микробную жизнь под землей в экстремальных условиях без необходимости бурения глубоких скважин в полярной ледяной шапке , что сопряжено с риском загрязнения хрупкой и все еще нетронутой окружающей среды.

Изучение суровых условий на Земле полезно для понимания диапазона условий, к которым может адаптироваться жизнь, и для предварительной оценки возможности существования жизни в других частях Солнечной системы, в таких местах, как Марс или Европа , покрытый льдом спутник Юпитера. . Ученые из Института астробиологии НАСА предполагают, что эти миры могут содержать подледниковую жидкую водную среду, благоприятную для размещения элементарных форм жизни, которая будет лучше защищена на глубине от ультрафиолетового и космического излучения, чем на поверхности. [7] [8]

См. Также [ править ]

  • Экстремофилы (организмы, устойчивые к экстремальным условиям)
    • Психрофил (бактерии, устойчивые к холоду)
  • Криоконцентрирование гиперсоленых рассолов
    • Эвтектическая система
    • Депрессия точки замерзания
  • Жизнь на Марсе

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Предлагаемое объяснение« Кровавого водопада » Антарктиды » . ScienceDaily . Государственный университет Огайо. 5 ноября 2003 . Проверено 18 апреля 2009 года .
  2. ^ Horita, Юске (февраль 2009). «Изотопная эволюция соленых озер в низкоширотных и полярных регионах» . Водная геохимия . 15 (1–2): 43–69. DOI : 10.1007 / s10498-008-9050-3 . S2CID 140535685 . 
  3. ^ a b c Гром, Джеки (16 апреля 2009 г.). «Древняя экосистема, обнаруженная под антарктическим ледником» . Наука . Проверено 17 апреля 2009 года .
  4. ^ Микуки, Джилл А .; и другие. (17 апреля 2009 г.). «Современный подледниковый железный« океан », поддерживаемый микробами ». Наука . 324 (5925): 397–400. Bibcode : 2009Sci ... 324..397M . DOI : 10.1126 / science.1167350 . PMID 19372431 . S2CID 44802632 .  
  5. ^ Rejcek, Питер (4 марта 2015). «Кровь ледника» . Солнце Антарктики . Проверено 4 марта 2015 года .
  6. ^ a b c Картер, Дж .; и другие. (Декабрь 2016 г.). «Индукция криптических метаболитов из редкого антарктического психрофила, Marinobacter sp.». Planta Medica . 82 (S 01). P581. DOI : 10,1055 / с-0036-1596642 . ISSN 0032-0943 . 
  7. ^ «Цель науки 1: определить, возникала ли когда-либо жизнь на Марсе» . Программа исследования Марса. НАСА . Проверено 17 октября 2010 года .
  8. ^ "Дело о пропавшей на Марсе воде" . Наука @ НАСА. НАСА. 5 января 2001 . Проверено 20 апреля 2009 года .

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Лерман, Авраам (февраль 2009 г.). «Ответ соленых озер на глобальные изменения». Водная геохимия . 15 (1–2): 1–5. DOI : 10.1007 / s10498-008-9058-8 . S2CID  129653802 .
  • Грин, Уильям Дж .; Лайонс, У. Берри (февраль 2009 г.). «Соленые озера Сухих долин Мак-Мердо, Антарктида». Водная геохимия . 15 (1–2): 321–348. DOI : 10.1007 / s10498-008-9052-1 . S2CID  128898063 .
  • Клугер, Джеффри (18 апреля 2009 г.). «Организм выживает в Антарктиде и, возможно, на Марсе» . Время .
  • Тирни, Джон (19 апреля 2009 г.). «Темная тайна Кровавого водопада» . Нью-Йорк Таймс .
  • «Недавно обнаруженные виды, дышащие железом, миллионы лет жили в изоляции от холода» . ScienceDaily . Гарвардский университет. 17 апреля 2009 г.
  • Бэджли, Джессика А .; Pettit, Erin C .; Карр, Кристина Дж .; и другие. (24 апреля 2017 г.). «Морская гидрологическая система рассола в холодном леднике: Кровавый водопад, Сухие долины Мак-Мердо, Антарктида» . Журнал гляциологии . 63 (239): 387–400. Bibcode : 2017JGlac..63..387B . DOI : 10.1017 / jog.2017.16 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Blood Falls, Антарктиды Сухие долины на NASA Earth Observatory
  • Кровавый водопад - 100 чудес на YouTube от Atlas Obscura

Координаты : 77 ° 43'S 162 ° 16'E. / 77,717 ° ю.ш. 162,267 ° в. / -77,717; 162,267