У подножия Трансантарктических гор лежит геологическая странность. Пруд Дон Жуан - один из самых соленых водоемов на планете, наполненный густым сиропообразным раствором, богатым хлоридом кальция, который может оставаться жидким до минус 50 градусов по Цельсию, что намного ниже точки замерзания воды. Но источник воды и соли в этом необычном пруду остается загадкой - даже несмотря на то, что появляются намеки на то, что вода в похожей форме может существовать на Марсе.
Новое исследование Вашингтонского университета использует причудливую химию пруда, чтобы точно определить источник воды. В недавней статье, опубликованной 15 сентября в журнале Earth and Planetary Science Letters, сообщается, что она питается региональной глубоководной системой, а не, как предполагалось ранее, влагой, просачивающейся со склонов местных долин.
«Пруд Дон Жуан, вероятно, является одним из самых интересных прудов на Земле», - сказал ведущий автор исследования Джонатан Тонер, доцент UW в области наук о Земле и космосе. «После 60 лет обширных исследований мы до сих пор точно не знаем, откуда он берется, чем обусловлен тот факт, что он виден на поверхности, и как он меняется».
Многолетний пруд размером примерно 100 на 300 метров, размером с несколько футбольных полей, и имеет среднюю глубину около 10 сантиметров (4 дюйма). Впервые он был посещен в 1961 году и назван в честь пилотов вертолета экспедиции Дональда Роу и Джона Хики, за что получил название Пруд Дон Жуан. Уникальные соли в пруду снижают температуру замерзания, поэтому этот соленый пруд может существовать в месте, где температура колеблется от минус 50 до плюс 10 градусов по Цельсию (от -58 до +50 °F).
Долгое время считалось, что пруд питается глубокими грунтовыми водами. Но затем в широко известном документе 2013 года было высказано предположение, что просачивание влаги у поверхности, подобное повторяющимся линиям наклона, недавно наблюдаемым на Марсе, транспортировало соли вниз по склону, создавая соляной пруд..
Тонер - геохимик, специализирующийся на формировании и свойствах воды в экстремальных условиях на Земле, Марсе и за его пределами. Для нового исследования Тонер создал модель для расчета того, как соленая вода изменяется при испарении, замерзании, а также при различном входе и выходе воды и соли. В Сухих долинах Мак-Мердо в Антарктиде испарение воды концентрирует соли в пруду, что заставляет некоторые соли кристаллизоваться. Эти процессы, наряду с входами и выходами, приводят к тому, что вода в пруду со временем меняется.
Тонер использовал свою модель для двух ситуаций: одна, когда вода булькала снизу, и другая, когда она стекала вниз из приповерхностных просачиваний. Результаты показывают, что наблюдаемый химический состав мог быть получен только снизу.
«Вы не смогли бы получить пруд Дон Жуан из этих неглубоких грунтовых вод», - сказал Тонер. «Это определенно исходит из глубоких грунтовых вод». Его расчеты также показывают, что поднимающиеся грунтовые воды проходят через пруд каждые шесть месяцев, а это означает, что вода должна выходить из пруда через какой-то невидимый подземный сток.
Гидрология пруда важна для геологов, потому что нигде на Земле нет более похожего на Марс. Красная планета очень холодная и сухая, а Сухие долины Мак-Мердо - одно из самых холодных и засушливых мест на Земле.
«Если на Марсе есть вода, она, вероятно, будет очень похожа на этот пруд», - сказал Тонер. «Понимание того, как он образовался, имеет большое значение для того, где вы ожидаете найти подобные среды на Марсе».
Недавние исследования намекают на то, что на поверхности Марса может существовать жидкая вода, потенциально являющаяся убежищем для жизни или даже поддерживающая долгосрочные поселения людей. Более темные линии на крутых склонах, которые выглядят как полосы влаги, наблюдаемые над прудом Дон Жуан, могут быть вызваны похожей системой грунтовых вод.
Тонер станет частью команды, исследующей пруд Дон Жуан и прилегающие районы в декабре этого года, спонсируемой НАСА и Национальным научным фондом. Исследователи проведут шесть недель в кемпинге возле пруда и будут проводить повторные химические измерения его жидкости. Они также исследуют близлежащие склоны, чтобы измерить химический состав просачивающейся влаги, и попытаются найти дополнительные доказательства источника солей в пруду Дон Жуан.
«Если мы признаем, что теория глубоких грунтовых вод верна, то то, что мы наблюдаем, может быть частью более крупного процесса, который включает в себя довольно обширный водоносный горизонт», - сказал Тонер. «Если подумать о последствиях для аналогичной среды на Марсе, это гораздо интереснее, чем просто локализованное поверхностное явление».