Le lac Antarctique qui ne gèle pas !

Fichier:Chenal Peltier (Antarctique).jpg

(Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Chenal_Peltier_%28Antarctique%29.jpg)

(Lien de l’article ci-dessous : https://plus.google.com/117751903650439005786/posts/UygQiwfM9ko?cfem=1)

Il y a des lacs sur le continent Antarctique. La plupart sont entourés d’épaisses couches de glaces, mais il en existe un qui contient tant de sel que son eau ne gèle pas, même au plus froid de l’hiver dans la zone la plus froide de la Terre. En réalité c’est plus un étang qu’un lac. Il s’agit de l’étang « Don Juan » situé à l’extrémité Ouest de la vallée de Wright (Fourchette Sud) sur les terres Victoria en Antarctique. Mais d’où vient ce sel ?

Selon Wikipedia, l’étang Don Juan, appelé aussi le lac Don Juan, est un lac hypersalin petit et très peu profond situé à 9 km à l’Ouest du lac Vanda. Il est coincé entre la chaîne d’Asgard au Sud et un plateau au Nord. A l’extrémité Ouest il a un petit affluent et une singularité décrite comme étant un glacier rocheux. Avec un niveau de salinité de plus de 40%, l’étang Don Juan est le plan d’eau connu le plus salé de la Terre.

Il a été découvert en 1961, et son nom a été créé à partir de ceux des 2 pilotes d’hélicoptère (Don Roe et John Hickley) qui ont participé à sa reconnaissance et à son étude. Lors de cette première expédition la température était de -30°C est l’eau restait à l’état liquide.

Bien qu’il ait été découvert en 1961, il est récemment revenu sur le devant de la scène suite à des photos prise par la NASA à l’aide du satellite Earth Observatory (voir ci-dessous).

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L’image suivante a été prise lors d’une étude faite en 2013 par les chercheurs américains J. Dickson et J. Head de l’université de Brown, J. Levy de l’Etat de l’Oregon et D. Marchant de l’université de Boston. Ils recherchaient alors la source du chlorure de calcium qui est le sel dont on parle ici.

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Cette étude a été décrite dans un article de l’université de Brown qui se trouve dans le lien suivant : https://news.brown.edu/articles/2013/02/antarctica dont voici un résumé.

Cette étude nous présente les observations les plus détaillées jamais faites sur l’étang Don Juan.

« C’était une idée simple », disait Dickson à son équipe. « Prenons 16 000 photos de cet étang sur 2 mois et voyons ensuite de quel côté s’écoule l’eau. Nous avons donc prit les photos et les avons mises en relation avec les autres mesures effectuées, et l’histoire s’est écrite toute seule. »

En utilisant la technique du time-lapse avec ces photos (on obtient une image accélérée de l’évolution du lac) ainsi que d’autres données, les chercheurs montrent que l’eau, captée dans le sol desséché et salé depuis l’atmosphère, est la source de saumure (eau saturée en sel) qui empêche l’étang de geler. Ceci combiné à de l’eau fraîche provenant de la fonte des neiges conduit à avoir un étang capable de rester sous forme liquide dans l’un des endroits les plus froids et secs de la Terre. Et du fait des similarités entre les vallées sèches et le désert gelé de Mars, ces découvertes pourraient apporter d’importantes clarifications sur l’écoulement de l’eau sur la planète rouge tant par le passé qu’aujourd’hui.

Ce que les images ont montré est que le niveau de l’eau dans l’étang augmente par à-coups coïncidant avec les pics quotidiens de température, suggérant que cette eau provient en partie de la neige environnante juste assez réchauffer par le soleil de midi pour fondre. Mais cet afflux d’eau fraîche n’explique pas la haute teneur en sel de l’étang (8 fois plus salé que la Mer Morte et 18 fois plus salé que les océans). Pour l’expliquer, les chercheurs ont découvert une 2ème source de liquide que l’on peut voir sur les photos.

La 2nde source provient de sédiments situés à l’Ouest de l’Etang. La précédente étude avait trouvé que ces sédiments avaient une haute teneur en chlorure de calcium (sel). Pour confirmer que ces sédiments étaient la source du sel contenu dans l’étang, les chercheurs ont mis en place un second appareil photo pour réaliser un time-lapse et observer les sédiments afin de synchroniser ces photos avec les données précédemment rassemblées par les stations météorologiques voisines.

Les photos montrent des bandes sombres d’humidité, appelées « traces d’eau », quand l’humidité relative de l’air a explosée. De telles traces d’eau se forment également sur une falaise située au Nord de l’Etang. Ce qui forme ces traces, c’est le sel contenu dans le sol qui absorbe l’humidité de l’air, un processus connu sous le nom de déliquescence. Ces sels chargés d’eau coulent alors dans le sol vers les sédiments jusqu’à ce qu’ils atteignent la couche de permafrost située en-dessous. Ils restent là jusqu’à ce que l’écoulement dû à la fonte des neiges ne les emporte au fond du canal puis dans l’Etang.

Quand l’équipe a vu comment l’apparition des traces d’eau était étroitement corrélée avec leurs relevés d’humidité, ils ont su qu’elles étaient le résultat d’un phénomène de déliquescence et que ce processus était la clé qui permettait de garder l’étang assez salé pour ne pas geler.

Ces découvertes réfutent l’explication la plus répandue quant à l’origine de l’Etang Don Juan. Jusqu’à sa découverte en 1961, la plupart des chercheurs étaient d’accord pour dire que ces eaux provenaient principalement des profondeurs de la Terre. Cependant, ces images ne montrent aucune preuve que les eaux souterraines contribuent à la formation de l’étang.

Quelques explications sur la résistance de l’eau salée au gel :

Nous avons tous appris que l’eau gèle à une température de 0°C. Mais n’oublions pas que tout est relatif et dépend de certains critères et notamment la pression atmosphérique. Ce qui permet à l’eau de geler c’est la structuration des molécules d’eau entre elles. Ces dernières se lient et forment un solide, la glace. En présence de sel, ce réarrangement des molécules d’eau est modifié et celles-ci ont moins de facilité à se lier entre elles. Ainsi, plus une eau sera salée plus il faudra que la température soit basse pour que l’eau gèle. L’état d’une eau non gelée à une température inférieure à 0°C est appelé surfusion.

Le phénomène de déliquescence :

C’est simplement le fait qu’un corps solide absorbant l’humidité de l’air voit ses minéraux se décomposer en cristaux. C’est le cas du sel de table par exemple.

Sources :

ⓐ  Wiki
http://en.wikipedia.org/wiki/Don_Juan_Pond

ⓑ  News from Brown
How the world’s saltiest pond gets its salt
https://news.brown.edu/articles/2013/02/antarctica

Scientific Reports (open access)
Don Juan Pond, Antarctica: Near-surface CaCl2-brine feeding Earth’s most saline lake and implications for Mars
http://www.nature.com/srep/2013/130130/srep01166/full/srep01166.html

Live Science
World’s Saltiest Body of Water Seen from Space (Photo)
http://www.livescience.com/49284-worlds-saltiest-body-of-water.html?

Image on right,
Credit: NASA Earth Observatory image by Jesse Allen, using EO-1 ALI data provided courtesy of the NASA EO-1 team and the U.S. Geological Survey.
NASA Earth-Observing Satellite photo showing Don Juan Pond, a network of channels carved into the bedrock east of the Wright Upper Glacier, and the frozen Lake Vanda to the northeast of the pond.
Image on left,
Credit: Geological Sciences/Brown University
A camera installed above Don Juan Pond in Antarctica’s McMurdo Dry Valleys took 16,000 images in two months, documenting geological processes in real time.

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