Salziger Boden in der Antarktis zieht Wasser aus der Atmosphäre ab – Parallelen zum Mars möglich

Diese feuchten Bodenstellen in den McMurdo Dry Valleys werden durch salzige Böden verursacht, die Wasser aus der Atmosphäre abziehen. (Photo courtesy of Joseph Levy, Oregon State University)
Diese feuchten Bodenstellen in den McMurdo Dry Valleys werden durch salzige Böden verursacht, die Wasser aus der Atmosphäre abziehen. (Photo courtesy of Joseph Levy, Oregon State University)

Die McMurdo Dry Valleys in Antarktika sind eine kalte, polare Wüste, auch wenn die sandigen Böden dort im Frühling trotz eines Mangels an Schneeschmelze und keiner Möglichkeit für Regen häufig stellenweise feuchte Erde aufweisen.

Eine neue Studie, geleitet von einem Geologen der Oregon State University (OSU), ergab, dass die salzigen Böden in der Region tatsächlich Feuchtigkeit aus der Atmosphäre abziehen, was die Möglichkeit aufwirft, dass solch ein Prozess auf dem Mars oder anderen Planeten stattfinden könnte.

Die von der National Science Foundation unterstützte Studie wurde diese Woche online im Journal Geophysical Research Letters veröffentlicht und wird in einer kommenden Druckausgabe erscheinen.

Joseph Levy, ein Postdoktorand am College of Earth, Ocean, and Atmospheric Sciences der OSU in Corvallis sagte, dass es eine Kombination der richtigen Salzarten und ausreichend Feuchtigkeit brauche, damit der Prozess funktioniert. Aber diese Zutaten gebe es auf dem Mars und tatsächlich auch in vielen Wüstengebieten auf der Erde, betonte er.

“Die Böden in dem Gebiet besitzen einen recht hohen Salzgehalt aufgrund von Sprühnebel und von alten Fjorden, welche die Region überfluteten”, sagte Levy, der seinen Doktorgrad von der Brown University erhielt. “Salze aus Schneeflocken häufen sich ebenfalls in den Tälern und können Gebiete mit sehr salzigem Boden bilden. Mit den richtigen Salzarten und genug Feuchtigkeit können diese salzigen Böden Wasser direkt aus der Luft abziehen.

“Wenn man Natriumchlorid – Tafelsalz – hat, braucht man eventuell einen Tag mit 75 Prozent Feuchtigkeit, damit es funktioniert”, ergänzte er. “Aber wenn man Kalziumchlorid hat, braucht man sogar an einem kalten Tag nur einen Feuchtigkeitsgehalt von 35 Prozent, um die Reaktion auszulösen.”

Wenn sich durch das Abziehen von Wasserdampf aus der Luft erst eine Salzlake gebildet hat, wird sie weiterhin Wasserdampf sammeln, bis sie sich mit der Atmosphäre ausgleicht. “Es ist wie eine Art Ansaugrohr aus Salz.”

Levy und seine Kollegen von der Portland State University und der Ohio State University fanden heraus, dass die durch dieses Phänomen erzeugten feuchten Böden drei- bis fünfmal wasserhaltiger waren als die umgebenden Böden – und sie waren auch reich an organischer Materie, darunter Mikroben, was das Potenzial für Leben auf dem Mars verbessert. Der erhöhte Salzgehalt senkt auch die Gefrierpunkt des Grundwassers ab, weshalb der Boden noch Feuchtigkeit aus der Luft zieht, wenn andere feuchte Gebiete in den Tälern im Winter schon zu frieren beginnen.

Obwohl der Mars allgemein einen niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt als die meisten Orte auf der Erde besitzt, haben Studien gezeigt, dass selbiger ausreicht, um die von Levy und seinen Kollegen dokumentierten Grenzwerte zu erreichen. Die salzigen Böden gibt es auch auf dem roten Planeten, was die kommende Landung des Mars Science Laboratory diesen Sommer umso spannender macht.

Levy sagte, das Forschungsteam habe den Prozess beim “geologischen Herumwandern” entdeckt – ein Ergebnis der Beobachtung der rätselhaften Stellen feuchter Erde in Antarktika und anschließender Erforschung ihrer Ursachen. Durch Bodenproben und andere Untersuchungen eliminierten sie die Möglichkeit von Grundwasser, Schneeschmelze und Gletscherabfluss. Dann begannen sie, die salzigen Eigenschaften des Bodens zu untersuchen und entdeckten, dass die Wetterstationen in den McMurdo Dry Valleys früher im Frühling mehrere Tage mit hoher Feuchtigkeit registriert hatten, was sie zu ihrer Entdeckung des Wasserdampftransfers führte.

“Es klingt ein bisschen seltsam, aber es funktioniert wirklich”, sagte Levy. “Vor einem unserer Exkurse stellte ich eine Schüssel mit trockener, salziger Erde und ein Glas mit Wasser in eine versiegelte Tupperware-Box und ließ sie auf meiner Ablage stehen. Als ich zurück kam, war das Wasser aus dem Glas auf die Erde übertragen worden und hatte eine Salzlake gebildet. Ich wusste, es würde funktionieren”, ergänzte er mit einem Lachen, “aber irgendwie überraschte es mich dennoch, dass es funktionierte.”

Hinweise auf die salzige Natur der McMurdo Dry Valleys gebe es überall, sagte Levy. Salze werden in den Böden gefunden, entlang saisonaler Flüsse und sogar unter Gletschern. Don Juan Pond, das salzigste Gewässer der Erde, liegt im Wright Valley, dem Nachbartal der Region, die für die Studie untersucht wurde.

“Die Bedingungen für die Schaffung dieser neuen Wasserquelle inmitten des Permafrostes sind perfekt”, sagte Levy, “aber das ist nicht der einzige Ort, an dem dies passiert oder passieren könnte. Es braucht eine trockene Region, um die salzigen Böden zu erzeugen und genug Feuchtigkeit, um den Transfer ablaufen zu lassen, aber der Rest davon ist nur Physik und Chemie.”

Weitere Autoren der Studie waren Andrew Fountain von der Portland State University und Kathy Welch und W. Berry Lyons von der Ohio State University.

Quelle: http://oregonstate.edu/ua/ncs/archives/2012/feb/study-finds-salty-soil-can-suck-water-out-atmosphere-could-it-happen-mars

(THK)

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