น้ำตกเลือด


น้ำตกบลัดฟอลส์ ( Blood Falls ) เป็นกระแสน้ำเค็มที่ปนเปื้อนด้วยเหล็ก(III)ออกไซด์ไหลลงมาจากปลายธารน้ำแข็งเทย์เลอร์ (Taylor Glacier)สู่ผิวน้ำแข็งของ ทะเลสาบ เวสต์เลคบอนนีย์ (West Lake Bonney)ในหุบเขา เทย์เลอร์ (Taylor Valley)ของหุบเขาแห้งแม็กเมอร์โด (McMurdo Dry Valleys)ในวิกตอเรียแลนด์ ( Victoria Land) แอนตาร์กติกาตะวันออก
น้ำเค็มจัดที่มีธาตุเหล็กสูงไหลออกมาเป็นระยะจากรอยแตกเล็กๆ ในธารน้ำแข็ง แหล่งกำเนิดน้ำเค็มมาจากแอ่งน้ำใต้ธารน้ำแข็งขนาดไม่ทราบแน่ชัด ซึ่งถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็งหนาประมาณ400 เมตร (1,300 ฟุต)ห่างจากทางออกเล็กๆ ที่น้ำตกบลัดฟอลส์หลายกิโลเมตร
แหล่งสะสมสีแดงนี้ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2454 โดยนักธรณีวิทยาชาวออสเตรเลียโทมัส กริฟฟิธ เทย์เลอร์ผู้ซึ่งสำรวจหุบเขาที่ตั้งชื่อตามเขาเป็นคนแรก[ 1 ]ผู้บุกเบิกแอนตาร์กติกาในตอนแรกเชื่อว่าสีแดงเกิดจากสาหร่ายสีแดงแต่ต่อมาได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเกิดจากออกไซด์ของเหล็ก
ธรณีเคมี
ไฮดรัสเฟอร์ริกออกไซด์ซึ่งละลายได้ยากจะสะสมอยู่ที่ผิวน้ำแข็งหลังจากที่ไอออนเฟอร์รัสที่มีอยู่ในน้ำเค็มที่ยังไม่แข็งตัวถูกออกซิ ไดซ์ เมื่อสัมผัสกับออกซิเจน ในบรรยากาศ ส่วนไอออนเฟอร์รัสที่ละลายได้ง่ายกว่านั้น ในตอนแรกจะละลายอยู่ในน้ำทะเลเก่าที่ถูกกักอยู่ในแอ่งน้ำโบราณที่หลงเหลือมาจากมหาสมุทรแอนตาร์กติกเมื่อฟยอร์ดถูกแยกออกจากกันโดยธารน้ำแข็งในระหว่างการเคลื่อนตัวในช่วงยุคไมโอซีนเมื่อประมาณ 5 ล้านปีก่อน ซึ่งในขณะนั้นระดับน้ำทะเลสูงกว่าในปัจจุบัน
แตกต่างจากธารน้ำแข็งแอนตาร์กติกาโดยส่วนใหญ่ ธารน้ำแข็งเทย์เลอร์ไม่ได้แข็งตัวติดกับหินฐานอาจเป็นเพราะมีเกลือที่เข้มข้นขึ้นจากการตกผลึก ของ น้ำทะเลโบราณที่ถูกกักขังอยู่ด้านล่างความเข้มข้นของเกลือในน้ำแข็งเกิดขึ้นในน้ำทะเลโบราณที่อยู่ลึกเมื่อน้ำแข็งบริสุทธิ์ตกผลึกและขับเกลือที่ละลายออกมาเมื่อเย็นตัวลงเนื่องจากการแลกเปลี่ยนความร้อนของน้ำทะเลเหลวที่ถูกกักขังกับมวลน้ำแข็งขนาดมหึมาของธารน้ำแข็ง ผลที่ตามมาคือน้ำทะเลที่ถูกกักขังมีความเข้มข้นในน้ำเกลือที่มีความเค็มสองถึงสามเท่าของน้ำทะเลโดยเฉลี่ยกลไกที่สองที่บางครั้งอธิบายการก่อตัวของน้ำเกลือที่มีความเค็มสูงคือการระเหยของน้ำจากทะเลสาบผิวดินที่สัมผัสกับบรรยากาศขั้วโลกที่แห้งมากโดยตรงในหุบเขาแห้งแมคมูร์โด การวิเคราะห์ไอโซโทปเสถียรของน้ำช่วยให้สามารถแยกแยะระหว่างกระบวนการทั้งสองได้ตราบใดที่ไม่มีการผสมกันระหว่างน้ำเกลือที่เกิดขึ้นต่างกัน[ 2 ]
ของเหลวที่มีความเค็มสูงมาก ซึ่งเก็บตัวอย่างได้โดยบังเอิญผ่านรอยแตกในน้ำแข็งนั้น ปราศจากออกซิเจนและอุดมไปด้วยซัลเฟตและเหล็กเฟอร์รัส ซัลเฟตเป็นร่องรอยทางธรณีเคมีที่หลงเหลืออยู่จากสภาพแวดล้อมทางทะเล ในขณะที่เหล็กสองวาเลนซ์ที่ละลายได้นั้นน่าจะถูกปลดปล่อยออกมาภายใต้สภาวะรีดิวซ์จากแร่ธาตุในหินฐานใต้ธารน้ำแข็งที่ผุกร่อนจากกิจกรรมของจุลินทรีย์
ระบบนิเวศจุลินทรีย์

การวิเคราะห์ทางเคมีและจุลชีววิทยาทั้งสองบ่งชี้ว่าระบบนิเวศ ใต้ธารน้ำแข็งที่หายาก ของแบคทีเรียออโตโทรฟิก พัฒนาขึ้นซึ่งเผาผลาญซัลเฟตและไอออนเฟอร์ริก[ 3 ] [ 4 ]ตามที่Jill Mikucki นักจุลชีววิทยาธรณีวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยเทนเนสซี กล่าว ตัวอย่างน้ำจากน้ำตก Blood Falls มี จุลินทรีย์อย่างน้อย 17 ชนิดที่แตกต่างกันและแทบไม่มีออกซิเจน[ 3 ]คำอธิบายอาจเป็นเพราะจุลินทรีย์ใช้ซัลเฟตในการหายใจร่วมกับไอออนเฟอร์ริกและเผาผลาญสารอินทรีย์ ในปริมาณเล็กน้อย ที่ติดอยู่กับไอออนเหล่านั้น กระบวนการเผาผลาญดังกล่าวไม่เคยถูกสังเกตมาก่อนในธรรมชาติ[ 3 ]
ข้อสังเกตที่น่าสงสัยคือ การพบไอออนเฟอร์รัสและไอออนซัลเฟตอยู่ร่วมกันภายใต้ สภาวะ ที่ปราศจากออกซิเจนโดยไม่ พบไอออนซัล ไฟด์ในระบบ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นถึงปฏิกิริยาที่ซับซ้อนและยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ระหว่างวัฏจักรทางชีวเคมีของกำมะถันและเหล็ก
ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2557 นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่นำโดยมิคุคกิได้กลับไปยังธารน้ำแข็งเทย์เลอร์และใช้โพรบที่เรียกว่าIceMoleซึ่งออกแบบโดยความร่วมมือของชาวเยอรมัน เพื่อละลายลงในธารน้ำแข็งและเก็บตัวอย่างน้ำเค็ม (น้ำเกลือ) ที่หล่อเลี้ยงน้ำตกบลัดฟอลส์โดยตรง[ 5 ]
ตัวอย่างได้รับการวิเคราะห์และเผยให้เห็นน้ำเกลือใต้ธารน้ำแข็งที่มี อุณหภูมิต่ำ ( −7 °C (19 °F) ) อุดมไปด้วยธาตุเหล็ก (3.4 mM) ( โซเดียมคลอไรด์ 8% ) จากตัวอย่างเหล่านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้แยกและจำแนกแบคทีเรียชนิดหนึ่งที่สามารถเจริญเติบโตได้ในน้ำเค็ม ( halophilic ) ที่เจริญเติบโตได้ดีในที่เย็น ( psychrophile )และเป็นเฮเทอโรโทรฟิกซึ่งพวกเขาจัดให้อยู่ในสกุลMarinobacter [ 6 ] การวิเคราะห์ข้อมูล ชีวสารสนเทศของดีเอ็นเอระบุว่ามีกลุ่มยีนอย่างน้อยสี่กลุ่มที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญรอง กลุ่มยีนสองกลุ่มเกี่ยวข้องกับการผลิตอะริลโพลีอีนซึ่งทำหน้าที่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระที่ปกป้องแบคทีเรียจากอนุมูลอิสระออกซิเจน [ 6 ] กลุ่มยีนอีกกลุ่มหนึ่งดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับ การสังเคราะห์ เทอร์พีนซึ่งน่าจะผลิตเม็ดสี[ 6 ] แบคทีเรียอื่นๆ ที่ระบุได้คือThiomicrospira sp. และDesulfocapsa sp.
นัยสำคัญสำหรับสมมติฐานโลกน้ำแข็ง
จากข้อมูลของ Mikucki et al. (2009) พบว่าแอ่งน้ำใต้ธารน้ำแข็งที่ปัจจุบันเข้าถึงไม่ได้นั้นถูกปิดผนึกเมื่อ1.5 ถึง 2 ล้านปีก่อน และกลายเป็นเหมือน "แคปซูลเวลา" ที่แยกประชากรจุลินทรีย์โบราณเอาไว้เป็นเวลานานพอที่จะวิวัฒนาการได้อย่างอิสระจากสิ่งมีชีวิตในทะเลชนิดอื่นที่คล้ายคลึงกัน ซึ่งอธิบายได้ว่าจุลินทรีย์ชนิดอื่น ๆ สามารถอยู่รอดได้อย่างไรในเมื่อโลก (ตาม สมมติฐาน โลกน้ำแข็ง ) ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็งทั้งหมด
มหาสมุทรที่ปกคลุมด้วยน้ำแข็งอาจเป็นแหล่งหลบภัย เพียงแห่งเดียว สำหรับระบบนิเวศของจุลินทรีย์ในช่วงที่โลกถูกปกคลุมด้วยธารน้ำแข็งในเขตร้อนในยุคโปรเทโรโซอิก เมื่อ ประมาณ650 ถึง 750 ล้านปีก่อน
นัยสำคัญสำหรับดาราชีววิทยา
สถานที่อันแปลกประหลาดแห่งนี้มอบโอกาสพิเศษแก่นักวิทยาศาสตร์ในการศึกษาชีวิตจุลินทรีย์ใต้พื้นผิวโลกในระดับลึกภายใต้สภาวะสุดขั้ว โดยไม่จำเป็นต้องเจาะหลุม ลึก ในแผ่นน้ำแข็ง ขั้วโลก ซึ่งมีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนในสภาพแวดล้อมที่เปราะบางและยังคงสภาพสมบูรณ์อยู่
การศึกษาสภาพแวดล้อมที่รุนแรงบนโลกมีประโยชน์ในการทำความเข้าใจช่วงของเงื่อนไขที่สิ่งมีชีวิตสามารถปรับตัวได้ และเพื่อพัฒนาการประเมินความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตในที่อื่น ๆ ในระบบสุริยะเช่นดาวอังคารหรือยูโรปา ดวงจันทร์น้ำแข็งของดาวพฤหัสบดีนักวิทยาศาสตร์ของสถาบันดาราชีววิทยาของนาซา คาดการณ์ว่าโลกเหล่านี้อาจมีสภาพแวดล้อมของน้ำเหลวใต้ธารน้ำแข็งที่เอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตขั้นพื้นฐาน ซึ่งจะได้รับการปกป้องจากรังสี อัลตราไวโอเลตและรังสีคอสมิกได้ดีกว่าในระดับความลึกมากกว่าบนพื้นผิว[ 7 ] [ 8 ]
ดูเพิ่มเติม
- เอ็กซ์ตรีโมไฟล์ (สิ่งมีชีวิตที่ทนต่อสภาวะสุดขั้ว)
- ไซโครไฟล์ (แบคทีเรียที่ทนต่อความเย็น)
- การเพิ่มความเข้มข้นของสารละลายเกลือ เข้มข้นสูงด้วยวิธีแช่แข็ง
- สิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร
- ไทโอไมโครแรบดัส อาร์กติกา
อ่านเพิ่มเติม
- Lerman, Abraham (กุมภาพันธ์ 2552). "การตอบสนองของทะเลสาบน้ำเค็มต่อการเปลี่ยนแปลงของโลก". ธรณีเคมีทางน้ำ . 15 ( 1– 2): 1– 5. Bibcode : 2009AqGeo..15....1L . doi : 10.1007/s10498-008-9058-8 . S2CID 129653802 .
- กรีน, วิลเลียม เจ.; ไลออนส์, ดับเบิลยู. เบอร์รี (กุมภาพันธ์ 2552). "ทะเลสาบน้ำเค็มแห่งหุบเขาแห้งแม็กเมอร์โด แอนตาร์กติกา". ธรณีเคมีทางน้ำ . 15 ( 1– 2): 321– 348. รหัสบรรณานุกรม : 2009AqGeo..15..321G . doi : 10.1007/s10498-008-9052-1 . S2CID 128898063 .
- คลูเกอร์, เจฟฟรีย์ (18 เมษายน 2552). "สิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งรอดชีวิตในทวีปแอนตาร์กติกา และอาจจะรอดชีวิตบนดาวอังคารด้วย" . ไทม์ .
- เทียร์นีย์, จอห์น (19 เมษายน 2552). "ความลับดำมืดที่บลัดฟอลส์" . เดอะนิวยอร์กไทมส์ .
- "สิ่งมีชีวิตที่หายใจด้วยธาตุเหล็กที่เพิ่งค้นพบใหม่นี้ อาศัยอยู่ในที่หนาวเย็นและโดดเดี่ยวมานานหลายล้านปี" ScienceDaily . มหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด. 17 เมษายน 2552.
- Badgeley, Jessica A.; Pettit, Erin C.; Carr, Christina G.; และ คณะ (24 เมษายน 2560). "ระบบอุทกวิทยาภายในธารน้ำแข็งที่มีน้ำเค็มอยู่ภายในธารน้ำแข็งเย็น: น้ำตกบลัดฟอลส์ หุบเขาแห้งแม็กเมอร์โด แอนตาร์กติกา"วารสารธารน้ำแข็งวิทยา 63 ( 239): 387– 400. Bibcode : 2017JGlac..63..387B . doi : 10.1017/jog.2017.16 .
ลิงก์ภายนอก
สื่อที่เกี่ยวข้องกับBlood Falls ใน Wikimedia Commons- น้ำตกเลือด (Blood Falls) หุบเขาแห้งแล้งของทวีปแอนตาร์กติกาโดยNASA Earth Observatory
- น้ำตกโลหิต - 100 สิ่งมหัศจรรย์บนYouTubeโดย Atlas Obscura
77°43′S 162°16′E / 77.717°S 162.267°E / -77.717; 162.267