Các hạt nano sắt giải thích màu đỏ của Bloodfall ở Nam Cực
Các nhà nghiên cứu cuối cùng đã giải quyết được bí ẩn khiến các nhà khoa học tò mò trong hơn một thế kỷ về Thác Máu, một hiện tượng địa chất độc đáo trên Sông băng Taylor ở Thung lũng khô McMurdo ở Nam Cực. Nước chảy ra từ sông băng trong suốt từ bên trong nhưng chuyển sang màu đỏ sẫm trong vòng vài giây khi tiếp xúc với không khí trong khí quyển. Các kỹ thuật kính hiển vi điện tử tiên tiến đã xác định được các cấu trúc sắt nhỏ chịu trách nhiệm cho sự biến đổi hình ảnh ngoạn mục tương phản với màu trắng nguyên sơ của băng Nam Cực.
Việc phát hiện ban đầu về hiện tượng này xảy ra vào năm 1911 trong một chuyến thám hiểm người Anh do nhà địa chất Thomas Griffith Taylor dẫn đầu. Trong hơn một trăm năm, các nhà khoa học đã suy đoán về nguồn gốc của dòng hải lưu đỏ, đưa ra các giả thuyết bao gồm tảo đỏ và trầm tích khoáng sản. Nghiên cứu gần đây đã xác nhận rằng quá trình này liên quan đến quá trình oxy hóa nhanh chóng nước muối giàu sắt, giải thích lý do tại sao chất lỏng thay đổi màu sắc nhanh chóng trên bề mặt.
Các hạt nano vô định hình tiết lộ bí mật màu sắc
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Johns Hopkins đã tiến hành phân tích chi tiết các mẫu nước mặn dưới băng bằng kính hiển vi điện tử truyền qua có độ phân giải cao. Phương pháp công nghệ này cho thấy sự hiện diện của các hạt nano giàu sắt vô định hình chưa từng được phát hiện trong các nghiên cứu trước đây được thực hiện bằng các phương pháp truyền thống như nhiễu xạ tia X. Các hạt này có kích thước xấp xỉ 1% kích thước của tế bào hồng cầu ở người, kích thước này giải thích tại sao chúng không được chú ý trong nhiều thập kỷ.
Ngoài sắt, các hạt nano này còn kết hợp các nguyên tố như silicon, canxi, nhôm và natri với các tỷ lệ khác nhau. Cấu trúc phản ứng cao của nó tạo điều kiện cho quá trình oxy hóa ngay lập tức khi chạm tới bề mặt, biến nước trong thành dòng chảy màu đỏ sẫm, giống như rỉ sét. Các nhà nghiên cứu quan sát thấy nước dưới băng vẫn không màu trong môi trường thiếu oxy bên dưới lớp băng, xác nhận rằng chỉ tiếp xúc với không khí trong khí quyển mới kích hoạt phản ứng hóa học tạo ra màu sắc đặc trưng.
- Nước dưới băng vẫn bị cô lập hàng trăm nghìn năm bên trong sông băng.
- Nó chứa nồng độ cao các hạt muối và sắt ở dạng ống nano.
- Áp suất bên trong thỉnh thoảng chảy ra khỏi sông băng Taylor.
- Tiếp xúc với oxy trong khí quyển sẽ gây ra quá trình oxy hóa ngay lập tức các hạt sắt.
Hệ sinh thái cực đoan bên trong sông băng
Các vi sinh vật tổ tiên đã sinh sống ở hồ chứa dưới băng Taylor Glacier hàng trăm nghìn năm trong những điều kiện trước đây được coi là không tương thích với các quá trình sinh học. Những sinh vật này tồn tại mà không cần ánh sáng mặt trời và lượng oxy tối thiểu, sử dụng các hợp chất sắt và lưu huỳnh để thu năng lượng thông qua các quá trình tổng hợp hóa học. Môi trường có nhiệt độ dưới 0, độ mặn cao và sự cách ly kéo dài với thế giới bên ngoài, tạo ra một hệ sinh thái độc đáo nơi đời sống vi sinh vật thích nghi với những hạn chế khắc nghiệt.
Leia Também
George Russell đảm bảo vị trí pole trong vòng loại hỗn loạn cho Giải Grand Prix Công thức 1 Áo
Croatia x Ghana: xem trực tiếp ở đâu, thời gian và đội hình thi đấu FIFA World Cup hôm nay
Panama x Anh: xem trực tiếp ở đâu, thời gian và đội hình thi đấu trận FIFA World Cup hôm nay
Các hạt nano sắt phát sinh một phần từ hoạt động của các vi sinh vật này theo thời gian địa chất. Các nhà khoa học nhấn mạnh rằng hệ thống vẫn ổn định bất chấp sự thay đổi áp suất đôi khi giải phóng nước muối lên bề mặt. Các nghiên cứu gần đây liên kết những sự giải phóng này với những thay đổi về mức độ sông băng và dòng chảy dưới băng, cung cấp những hiểu biết bổ sung về động lực học của băng ở Nam Cực và các quá trình nội bộ phức tạp của nó.
Cơ chế hình thành và dòng chảy của nước
Áp suất tích tụ trong nước muối dưới băng buộc nước thấm qua các vết nứt trên băng, đi theo những con đường phức tạp từ bể chứa lên bề mặt. Khi nổi lên, chất lỏng nhanh chóng tương tác với oxy có sẵn trong bầu khí quyển Nam Cực, tạo ra hiệu ứng hình ảnh ấn tượng như ở sông băng Taylor. Dòng chảy không xảy ra liên tục mà phụ thuộc vào sự biến đổi động lực bên trong của sông băng khiến hiện tượng xảy ra không liên tục và khó lường.
Các hình ảnh và phân tích địa hóa gần đây đã giúp lập bản đồ các đường đi của nước từ hồ chứa đến bề mặt, làm rõ các khía cạnh vẫn còn mơ hồ trong nhiều thập kỷ. Các nhà khoa học tiếp tục kiểm tra các mẫu để hiểu rõ hơn về sự hình thành các hạt nano và vai trò chính xác của chúng trong hệ sinh thái dưới băng, củng cố tầm quan trọng của các kỹ thuật hình ảnh tiên tiến để làm sáng tỏ các quá trình tự nhiên ở môi trường xa xôi.
Ý nghĩa cho việc tìm kiếm sự sống ngoài trái đất
Hiện tượng Bloodfall đóng vai trò là hình mẫu cho các nhà khoa học nghiên cứu môi trường khắc nghiệt hiện diện trên các thiên thể khác. Các điều kiện nhiệt độ thấp, độ mặn cao và lượng oxy thấp tương tự có khả năng xảy ra bên dưới bề mặt Sao Hỏa hoặc trên các mặt trăng băng giá như Europa, khiến Nam Cực trở thành phòng thí nghiệm tự nhiên cho sinh vật học vũ trụ. Các nhà nghiên cứu sử dụng địa điểm này như một sự tương tự trong các nghiên cứu để hiểu làm thế nào các dạng sống có thể tồn tại trong môi trường sống biệt lập và thù địch ở các khu vực khác của Hệ Mặt trời.
Khả năng phục hồi của các vi sinh vật ở Nam Cực cho thấy các chiến lược sinh tồn tương tự có thể tồn tại ở các hồ chứa dưới bề mặt ở những nơi khác trong không gian. Bloodfall tiếp tục thu hút sự chú ý của giới khoa học nhờ kết hợp địa chất, hóa học và vi sinh học thành một hiện tượng tự nhiên duy nhất, mang lại những hiểu biết có giá trị về khả năng tồn tại sự sống trong những môi trường khắc nghiệt ngoài Trái đất.
