Cataratas de sangre

Las Cataratas de Sangre son un flujo de una columna de agua salada contaminada con óxido de hierro (III) que fluye desde la lengua del glaciar Taylor hacia la superficie cubierta de hielo del Lago Bonney Oeste en el Valle Taylor de los Valles Secos de McMurdo en la Tierra de Victoria , en la Antártida Oriental .

De pequeñas fisuras en las cascadas de hielo emerge esporádicamente agua hipersalina rica en hierro. La fuente de agua salada es una piscina subglacial de tamaño desconocido cubierta por unos 400 metros de hielo a varios kilómetros de su diminuta salida en las Cataratas de Sangre.

El depósito rojizo fue encontrado en 1911 por el geólogo australiano Thomas Griffith Taylor , quien exploró por primera vez el valle que lleva su nombre. ^[1] Los pioneros de la Antártida primero atribuyeron el color rojo a las algas rojas , pero más tarde se demostró que se debía a óxidos de hierro.

Los óxidos férricos hidratados poco solubles se depositan en la superficie del hielo después de que los iones ferrosos presentes en el agua salada no congelada se oxidan en contacto con el oxígeno atmosférico . Los iones ferrosos más solubles se disuelven inicialmente en agua de mar vieja atrapada en una antigua bolsa que quedó del océano Antártico cuando un fiordo fue aislado por el glaciar en su progresión durante el período Mioceno , hace unos 5 millones de años, cuando el nivel del mar era más alto que hoy.

A diferencia de la mayoría de los glaciares antárticos, el glaciar Taylor no está congelado en la roca madre , probablemente debido a la presencia de sales concentradas por la cristalización del agua de mar antigua aprisionada debajo de él. La crioconcentración de sal se produjo en el agua de mar relicta profunda cuando el hielo puro cristalizó y expulsó sus sales disueltas al enfriarse debido al intercambio de calor del agua de mar líquida cautiva con la enorme masa de hielo del glaciar. Como consecuencia, el agua de mar atrapada se concentró en salmueras con una salinidad dos a tres veces mayor que la del agua media del océano . Un segundo mecanismo que a veces también explica la formación de salmueras hipersalinas es la evaporación del agua de lagos superficiales directamente expuestos a la atmósfera polar muy seca en los Valles Secos de McMurdo. Los análisis de isótopos estables del agua permiten, en principio, distinguir entre ambos procesos siempre que no haya mezcla entre salmueras formadas de forma diferente. ^[2]

El fluido hipersalino, muestreado fortuitamente a través de una grieta en el hielo, no contenía oxígeno y era rico en sulfato e iones ferrosos. El sulfato es una firma geoquímica remanente de las condiciones marinas, mientras que el hierro divalente soluble probablemente se liberó en condiciones reductoras de los minerales del lecho rocoso subglacial erosionados por la actividad microbiana.

Tanto los análisis químicos como los microbianos indican que se desarrolló un raro ecosistema subglacial de bacterias autótrofas que metabolizan sulfato e iones férricos . ^{[3] [4]} Según la geomicrobióloga Jill Mikucki de la Universidad de Tennessee , las muestras de agua de las Cataratas de Sangre contenían al menos 17 tipos diferentes de microbios y casi nada de oxígeno. ^[3] Una explicación puede ser que los microbios usan sulfato para respirar con iones férricos y metabolizar los niveles traza de materia orgánica atrapados con ellos. Un proceso metabólico de este tipo nunca antes se había observado en la naturaleza. ^[3]

Una observación desconcertante es la coexistencia de iones ferrosos y sulfatos en condiciones anóxicas . No se encuentran aniones de sulfuro en el sistema. Esto sugiere una interacción intrincada y poco comprendida entre los ciclos bioquímicos del azufre y el hierro .

En diciembre de 2014, los científicos e ingenieros dirigidos por Mikucki regresaron al glaciar Taylor y utilizaron una sonda llamada IceMole , diseñada por una colaboración alemana, para derretirse en el glaciar y tomar muestras directamente del agua salada (salmuera) que alimenta las Cataratas de Sangre. ^[5]

Las muestras fueron analizadas y revelaron una salmuera subglacial fría (−7 °C (19 °F)), rica en hierro (3,4 mM) (8% de cloruro de sodio ). A partir de estas muestras, los científicos aislaron y caracterizaron un tipo de bacteria capaz de crecer en agua salada ( halófila ), que prospera en el frío ( psicrófila ) y es heterótrofa , que asignaron al género Marinobacter . ^{[6] El análisis} bioinformático del ADN indicó la presencia de al menos cuatro grupos de genes involucrados en el metabolismo secundario. Dos grupos de genes están relacionados con la producción de arilpolienos , que funcionan como antioxidantes que protegen a las bacterias de las especies reactivas del oxígeno . ^[6] Otro grupo de genes parece estar involucrado en la biosíntesis de terpenos , muy probablemente para producir pigmentos . ^[6] Otras bacterias identificadas son Thiomicrospira sp. y Desulfocapsa sp.

Según Mikucki et al. (2009), la piscina subglacial, ahora inaccesible, quedó sellada hace entre 1,5 y 2 millones de años y se transformó en una especie de "cápsula del tiempo", aislando a la antigua población microbiana durante un tiempo lo suficientemente largo como para evolucionar independientemente de otros organismos marinos similares. Esto explica cómo otros microorganismos pudieron sobrevivir cuando la Tierra (según la hipótesis de la Tierra Bola de Nieve ) estaba completamente congelada.

Los océanos cubiertos de hielo podrían haber sido el único refugio para los ecosistemas microbianos cuando la Tierra aparentemente estaba cubierta por glaciares en latitudes tropicales durante el eón Proterozoico hace unos 650 a 750 millones de años.

Este lugar inusual ofrece a los científicos un estudio de la vida microbiana del subsuelo profundo en condiciones extremas sin la necesidad de perforar pozos profundos en la capa de hielo polar , con el riesgo de contaminación asociado de un entorno frágil y aún intacto.

El estudio de los ambientes hostiles de la Tierra es útil para comprender la gama de condiciones a las que la vida puede adaptarse y para avanzar en la evaluación de la posibilidad de vida en otras partes del sistema solar, en lugares como Marte o Europa , una luna cubierta de hielo de Júpiter . Los científicos del Instituto de Astrobiología de la NASA especulan que estos mundos podrían contener entornos de agua líquida subglacial favorables para albergar formas de vida elementales, que estarían mejor protegidas en profundidad de la radiación ultravioleta y cósmica que en la superficie. ^{[7] [8]}

• Extremófilos (organismos resistentes a condiciones extremas)
  • Psicrófila (bacteria resistente al frío)
• Crioconcentración de salmueras hipersalinas
  • Sistema eutéctico
  • Depresión del punto de congelación
• Vida en Marte

• Lerman, Abraham (febrero de 2009). "Respuesta de los lagos salinos al cambio global". Aquatic Geochemistry . 15 (1–2): 1–5. Bibcode :2009AqGeo..15....1L. doi :10.1007/s10498-008-9058-8. S2CID  129653802.
• Green, William J.; Lyons, W. Berry (febrero de 2009). "Los lagos salinos de los valles secos de McMurdo, Antártida". Aquatic Geochemistry . 15 (1–2): 321–348. Bibcode :2009AqGeo..15..321G. doi :10.1007/s10498-008-9052-1. S2CID  128898063.
• Kluger, Jeffrey (18 de abril de 2009). "Un organismo sobrevive a la Antártida y tal vez a Marte". Time .
• Tierney, John (19 de abril de 2009). "El oscuro secreto de Blood Falls". The New York Times .
• "Especies recién descubiertas que respiran hierro han vivido aisladas en el frío durante millones de años". ScienceDaily . Universidad de Harvard. 17 de abril de 2009.
• Badgeley, Jessica A.; Pettit, Erin C.; Carr, Christina G.; et al. (24 de abril de 2017). "Un sistema hidrológico englacial de salmuera dentro de un glaciar frío: Cataratas de Sangre, Valles Secos de McMurdo, Antártida". Journal of Glaciology . 63 (239): 387–400. Bibcode :2017JGlac..63..387B. doi : 10.1017/jog.2017.16 .

• Cataratas de Sangre, valles secos de la Antártida, por NASA Earth Observatory
• Cataratas de sangre - 100 maravillas en YouTube de Atlas Obscura

77°43′S 162°16′E / 77.717, -77.717; 162.267