Dans l'un des plus froids, endroits les plus secs de la Terre, Les scientifiques de CU Boulder ont développé une réponse possible à un mystère de longue date sur la chimie de l'écoulement fluvial, ce qui peut avoir de vastes implications pour les bassins versants et la qualité de l'eau dans le monde.

La nouvelle étude menée dans la région aride des vallées sèches de McMurdo (MDV) de l'Antarctique a examiné le phénomène presque omniprésent qui se déroule sous tous les climats, quel que soit leur débit, ont tendance à maintenir une concentration remarquablement constante de minéraux dissous lorsqu'ils se déplacent dans le paysage. En d'autres termes, l'eau en mouvement conserve sa composition chimique, qu'elle soit rapide ou lente.

L'Antarctique est sec, les conditions immaculées offrent un laboratoire naturel rationalisé, même s'il est éloigné, pour tester pourquoi c'est le cas.

« La région MDV offre des conditions idéales d'étude hydrologique, " a déclaré Adam Wlostowski, auteur principal de l'étude et chercheur postdoctoral à l'Institut pour la recherche arctique et alpine de CU Boulder (INSTAAR). "Ici, nous n'avons qu'une seule source d'eau - la fonte des glaciers - et pas d'eau souterraine profonde, le pergélisol agissant comme une barrière physique pour le cours d'eau. En limitant le nombre de variables, nous pouvons apprendre beaucoup de choses."

La recherche, détaillé dans le journal Lettres de recherche géophysique , examiné sept cours d'eau différents dans la vallée Taylor, où l'eau de fonte s'écoule vers les bassins lacustres recouverts de glace en quelques heures ou semaines seulement, comparativement aux mois ou aux années dans la région des Rocheuses. En tant que tel, Les cours d'eau de l'Antarctique ont très peu d'occasions de stagner dans le paysage.

"Nous nous attendions à ce que l'eau à la sortie des ruisseaux ressemble à l'eau à la tête du glacier en raison des interactions limitées avec les minéraux, " a déclaré Wlostowski. " Et nous avons pensé qu'au fur et à mesure que le débit montait, la concentration diminuerait. Cela ne s'est pas avéré être vrai. Il y avait peu ou pas de variation même avec un changement de débit."

Les résultats suggèrent que des niveaux élevés d'altération chimique - le processus par lequel les minéraux solides se dissolvent, tout comme le sel gemme dans une flaque d'eau chaude, sont le principal mécanisme de ce phénomène d'écoulement.

"Ces ruisseaux du désert polaire de l'Antarctique hébergent certains des taux d'altération chimique les plus rapides au monde, car leurs lits sont constitués de sédiments frais qui ne voient de l'eau que 6 à 10 semaines par an, " a déclaré Michael Gooseff, un professeur au département de civil de CU Boulder, Génie de l'environnement et de l'architecture. "C'est une autre leçon importante que nous avons apprise sur cet écosystème qui est transférable à d'autres parties du monde."

L'étude souligne la valeur de la collecte de données à long terme, Wlostowski a dit, qui rend possible l'étude des phénomènes hydrologiques. Dans ce cas, lui et ses collègues se sont appuyés sur plus de 20 ans d'observations de débits d'eau recueillies par le projet de recherche écologique à long terme (LTER) McMurdo Dry Valleys de la National Science Foundation, qui a financé et soutenu les étudiants et les professeurs de CU Boulder pendant plus de deux décennies.

La nouvelle étude contribue à une compréhension de haut niveau du comportement géochimique des cours d'eau et met en évidence l'importance des couloirs de cours d'eau dans la formation de la qualité de l'eau avant qu'elle n'atteigne son point final.

« Alors que le climat et les pratiques d'utilisation des terres changent à travers le monde, nous voulons pouvoir prédire comment la qualité et la quantité de l'eau de la rivière peuvent changer en réponse, " a déclaré Wlostowski. " Nous pouvons appliquer les leçons de ces systèmes hydrologiques relativement simplifiés de l'Antarctique aux bassins versants tempérés, où les implications humaines de la gestion de l'environnement peuvent être beaucoup plus élevées.