Le liquide de Don Juan Pond est composé de près de 45 pour cent de sels en poids. C'est dans la vallée de Wright, l'une des vallées de l'Antarctique où l'air est très froid et sec. Crédit :Pierre Roudier/Flickr
À la base des montagnes transantarctiques se trouve une bizarrerie géologique. Don Juan Pond est l'un des plans d'eau les plus salés de la planète, rempli d'un dense, saumure sirupeuse riche en chlorure de calcium pouvant rester liquide jusqu'à moins 50 degrés Celsius, bien au-dessous du point de congélation de l'eau. Mais la source d'eau et de sel de cet étang inhabituel reste un mystère, même si des indices émergent que de l'eau sous une forme similaire pourrait exister sur Mars.
Une nouvelle étude de l'Université de Washington utilise la chimie bizarre de l'étang pour localiser la source de l'eau. Le récent article, publié le 15 septembre dans Lettres des sciences de la Terre et des planètes , signale qu'il est alimenté par un système régional d'eaux souterraines profondes et non, comme suggéré précédemment, de l'humidité qui s'infiltre depuis les pentes des vallées locales.
"Don Juan Pond est probablement l'un des étangs les plus intéressants sur Terre, " a déclaré l'auteur principal Jonathan Toner, un professeur assistant de recherche de l'UW en sciences de la Terre et de l'espace. "Après 60 ans d'études approfondies, on ne sait toujours pas exactement d'où ça vient, ce qui motive le fait qu'il soit visible en surface, et comment ça change."
L'étang pérenne mesure environ 100 par 300 mètres, la taille de quelques terrains de football, et est d'environ 10 centimètres (4 pouces) de profondeur en moyenne. Il a été visité pour la première fois en 1961 et nommé d'après les pilotes d'hélicoptère de l'expédition, Donald Roe et John Hickey, ce qui lui a valu le nom de Don Juan Pond. Les sels uniques de l'étang abaissent le point de congélation, c'est pourquoi cet étang salé peut exister dans un endroit où la température varie de moins 50 à plus 10 degrés Celsius (-58 à +50 °F).
Une image satellite montre Don Juan Pond et les pentes environnantes. Comprendre l'hydrologie de ce froid, un environnement sec pourrait aider à expliquer les conditions sur Mars. Crédit :NASA
On a longtemps cru que l'étang était alimenté par des eaux souterraines profondes. Mais ensuite, un article très médiatisé de 2013 a suggéré que de l'humidité près de la surface s'infiltre, similaires aux caractéristiques récurrentes des lignes de pente récemment observées sur Mars, transportaient des sels en descente pour créer l'étang salé.
Toner est un géochimiste spécialisé dans la formation et les propriétés de l'eau dans les environnements extrêmes sur Terre, Mars et au-delà. Pour la nouvelle étude, Toner a créé un modèle pour calculer comment l'eau salée change pendant l'évaporation, gelé, et avec différentes entrées et sorties d'eau et de sel. Dans les McMurdo Dry Valleys de l'Antarctique, l'évaporation de l'eau concentre les sels dans l'étang, ce qui force certains sels à cristalliser. Ces processus, avec les entrées et les sorties, faire changer l'eau de l'étang au fil du temps.
Toner a utilisé son modèle dans deux situations :l'une où l'eau gargouillait d'en dessous, et un autre où il s'écoulait des suintements proches de la surface. Les résultats montrent que la composition chimique observée ne pouvait être produite que par le dessous.
"Vous ne pouviez pas obtenir l'étang Don Juan à partir de ces eaux souterraines peu profondes, " a déclaré Toner. " Cela vient certainement des eaux souterraines profondes. " Ses calculs montrent également que la remontée des eaux souterraines traverse l'étang tous les six mois, ce qui signifie que l'eau doit sortir de l'étang par un écoulement souterrain invisible.
Jonathan Toner en Antarctique travaillant sur le terrain en vue de son doctorat UW. Crédit :Ronald Sletten/Université de Washington
L'hydrologie de l'étang est importante pour les géologues car nulle part sur Terre ne ressemble plus à Mars. La planète rouge est extrêmement froide et sèche, et les McMurdo Dry Valleys sont l'un des endroits les plus froids et les plus secs de la planète.
"S'il y a de l'eau sur Mars, ça va probablement beaucoup ressembler à cet étang, " a déclaré Toner. "Comprendre comment il s'est formé a de grandes implications pour savoir où vous attendriez-vous à trouver des environnements similaires sur Mars."
Des études récentes suggèrent que de l'eau liquide pourrait exister à la surface de Mars, potentiellement héberger la vie ou même éventuellement soutenir des établissements humains à long terme. Les lignes plus sombres sur les pentes raides, qui ressemblent à des traînées d'humidité observées au-dessus de l'étang Don Juan, pourrait être causée par un système d'eau souterraine similaire.
Toner fera partie d'une équipe explorant Don Juan Pond et ses environs en décembre, parrainé par la NASA et la National Science Foundation. Les chercheurs passeront six semaines à camper près de l'étang et à prendre des mesures chimiques répétées de son liquide. Ils exploreront également les pentes voisines pour mesurer la chimie des suintements d'humidité, et essayez de trouver d'autres preuves de la source des sels de l'étang Don Juan.
"Si nous acceptons que la théorie des eaux souterraines profondes est vraie, alors ce que nous voyons pourrait faire partie d'un processus plus vaste qui implique un aquifère assez étendu, " a déclaré Toner. " En pensant aux implications pour un environnement similaire sur Mars, c'est bien plus excitant qu'un simple phénomène de surface localisé."
