A Föld egyik legkülönlegesebb geokémiai laboratóriuma egy tó, ami sosem fagy be

A Föld legextrémebb tavai közé tartozik az Antarktiszon található Don Juan-tó. A tó különlegessége, hogy a világ egyik legsósabb állóvize, és még a sarkvidéki mínusz 50 fokos hidegben sem fagy be. 1961-ben egy déli-sarki expedíció során helikopterrel repültek át az Antarktisz különleges vidékén, a McMurdo-szárazvölgyek felett. A Wright-völgy fölött a pilóták egy szokatlan jelenségre lettek figyelmesek: a sarkvidéki hideg ellenére egy tó vízfelülete csillant meg, amelynek a körülmények között be kellett volna fagynia. Így fedezték fel a Don Juan-tavat. De mi lehet ennek a jelenségnek az oka?

A világ legsósabb tavai között

A Holt-tenger sótartalma 34%, az etiópiai Gaet’ale-tóé pedig 40–43%. A Don Juan-tó azonban ezeket is túlszárnyalja: sótartalma eléri a 44%-ot. Ez a magas sókoncentráció az oka annak, hogy a tó vize nem fagy meg, még a rendkívül alacsony hőmérsékleten sem.

A Don Juan-tó sótartalmának különlegessége, hogy azt nem a nátrium-klorid (konyhasó), hanem a kalcium-klorid dominálja, amely a tó sótartalmának 95%-át teszi ki. A kalcium-klorid vízben oldódva jelentősen csökkenti az oldat fagyáspontját, ezért a tó vize még extrém hidegben is folyékony marad.

Egyedülálló geológiai és környezeti viszonyok

A Don Juan-tó a Wright-völgyben található, az Antarktisz McMurdo-szárazvölgyeinek egyik legszárazabb területén. A tó mérete változó: időszakosan akár 300 méter hosszú és 100 méter széles is lehet, de mélysége ritkán haladja meg a 30 centimétert, átlagosan mindössze 10 centiméter. A tó vize sűrű, szirupszerű állagú, ami szintén a magas sótartalomnak köszönhető.

Miért olyan sós a Don Juan-tó?

A McMurdo-szárazvölgyek a világ egyik legszélsőségesebb hideg sivatagi éghajlatú területe, ahol évente alig hullik csapadék, és néha évekig egyáltalán nem esik. Az itt uralkodó extrém szárazság miatt a Don Juan-tóból rengeteg víz párolog el, ami a megmaradó vízben rendkívül magas sókoncentrációt eredményez.

Ez a rendkívüli sótartalom az oka annak, hogy a tó vize még a Wright-völgy brutálisan hideg, akár mínusz 50 Celsius-fokos téli hőmérséklete mellett is folyékony marad.

A rejtélyek tava

A kutatók még mindig nem tudják pontosan, honnan származik a tó vize és sója. Kezdetben úgy vélték, hogy a víz mélyebb talajvízrétegekből származik, de későbbi kutatások arra utaltak, hogy a víz sekélyebb rétegekből kerülhet a tóba, míg a sót időszakos hóolvadások mossák be.

Egy 2017-es tanulmány számítógépes modellekkel próbálta rekonstruálni a tó kémiai összetételét, míg egy 2018-as terepkutatás során talajmintákat vettek a környéken. Az eredmények szerint a tó alatt kiterjedt talajvízrendszer húzódhat, amely más apró tavakat is táplálhat. A Wright-völgy talajában található nagy mennyiségű kalcium-klorid pedig évezredek alatt halmozódhatott fel, és a víz ezekből oldja ki a sót.

Miért érdekes ez a tó?

A Don Juan-tó nemcsak a geológusok és klímakutatók számára jelent érdekességet, hanem az asztrobiológusok számára is. A tó környezeti viszonyai ugyanis hasonlíthatnak más bolygók, például a Mars extrém körülményeihez. Ezért a tó vizsgálata segíthet megérteni, hogyan maradhat életben mikrobiális élet szélsőséges körülmények között.

A Don Juan-tó sóoldatának természete és eredete

A Don Juan-tó sóoldata rendkívül egyedi, mivel 90-95%-ban kalcium-kloridot tartalmaz. Ez a különleges összetétel magyarázza, miért képes a tó vize folyékony maradni extrém hideg hőmérsékleten is. Az oldatból kicsapódott ásványok között található az “antarktisz” nevű ásvány, amelyet először itt fedeztek fel néhány évvel a tó felfedezése után.

A sósvíz eredete régóta vita tárgya. A kutatók azt vizsgálják, hogy a víz a sekély talajvízből vagy mélyebb föld alatti forrásokból származik-e. A tó körüli lejtőkön látható sötét csíkok, úgynevezett víznyomok, azt sugallják, hogy a sósvíz sekély rétegekből, a permafroszt fölött szivárog be a tóba. Egy 2017-es tanulmány azonban arra utalt, hogy a tó kémiai összetétele csak mély talajvízforrásból származhat. A kutatók szerint a mély forrásból érkező víz körülbelül félévente feláramlik és megfordítja a tó vizét.

Egyes tudósok feltételezik, hogy ez a mély talajvízforrás egy sós víztartó réteg lehet, amely a Wright-völgy nagy részére kiterjed, és a “Ferrari dolerit” nevű geológiai képződményhez kapcsolódhat.

Kapcsolat a Marssal

A Don Juan-tó iránti tudományos érdeklődés részben annak köszönhető, hogy hidrológiai rendszere hasonlíthat a Mars lehetséges vízciklusaira. A Mars hideg és száraz éghajlata sokban emlékeztet a McMurdo-szárazvölgyekre.

A Mars felszínén bizonyítékok utalnak folyékony víz, fagyott sók és kloridok jelenlétére, valamint szezonálisan megjelenő sötét csíkokra, amelyeket visszatérő lejtővonalaknak (Recurring Slope Lineae) neveznek. Ezeket néhányan úgy értelmezik, mint a melegebb évszakokban áramló sósvíz nyomait, amelyek hasonlóak lehetnek a Don Juan-tónál megfigyelt víznyomokhoz.

A mélyből érkező sós vízáramlatok és talajvízforrások segíthetnek megérteni, hogyan létezhet folyékony víz a Marson, és akár mikrobiális élet számára is kedvező környezetet teremthetnek, ahogy azt a Don Juan-tó példája is mutatja.

A Don Juan-tó tehát nemcsak természeti csoda, hanem a Föld egyik legkülönlegesebb geokémiai laboratóriuma is, amely továbbra is számos megválaszolatlan kérdést tartogat a tudósok számára.