Antarctica este cunoscută pentru climatul său extrem, cu temperaturi care pot coborî sub -80°C în interiorul continentului. Cu toate acestea, în adâncurile stratului de gheață, există lacuri care rămân în stare lichidă chiar și la temperaturi de -30°C sau mai mici.
Acest fenomen aparent paradoxal a stârnit interesul oamenilor de știință de-a lungul timpului, iar explicațiile sunt legate de factori geotermici, salinitate și presiune.
Există apă lichidă sub gheață: lacurile subglaciare
În Antarctica nu este vorba despre lacuri obișnuite de suprafață, ci despre lacuri subglaciare, aflate sub kilometri întregi de gheață. Unul dintre cele mai cunoscute este lacul Vostok, situat la peste 4.000 de metri sub calota glaciară. Asemenea lacuri sunt complet izolate de atmosfera planetei de zeci de mii, uneori chiar milioane de ani.
Această izolare permite formarea unui microclimat stabil, în care temperatura apei poate rămâne constant sub zero grade, fără să înghețe complet.
Cum este posibil ca apa să fie lichidă sub zero grade?
Există mai mulți factori care contribuie la păstrarea apei în stare lichidă în aceste lacuri:
- Presiunea exercitată de calota glaciară
- Activitatea geotermală de sub scoarța terestră
- Prezența sărurilor dizolvate în apă
Toți acești factori acționează simultan, făcând posibilă menținerea apei în stare lichidă, chiar dacă temperatura este mult sub punctul de îngheț al apei pure.
Presiunea: forța care reduce punctul de îngheț
Stratul de gheață care acoperă aceste lacuri este extrem de gros. În unele cazuri, depășește 3.000–4.000 de metri. Această greutate colosală exercită o presiune uriașă asupra solului și a apei aflate sub stratul de gheață.
Presiunea ridicată modifică proprietățile fizice ale apei. În mod normal, apa pură îngheață la 0°C. Însă dacă presiunea crește, punctul de îngheț scade. În condiții extreme, apa poate rămâne lichidă chiar și la -30°C, fără a forma cristale de gheață.
Acest efect este cunoscut sub numele de „depresiunea punctului de îngheț” și este un fenomen bine documentat în fizică.
Activitatea geotermală de la bază
Chiar dacă Antarctica este percepută ca un tărâm înghețat, sub scoarța sa se află izvoare de căldură provenite din interiorul planetei. Căldura geotermală se eliberează lent, dar constant, de sub plăcile tectonice și din zonele cu activitate vulcanică.
Această energie termică este suficientă pentru a încălzi fundul gheții și a preveni înghețarea completă a lacurilor. Chiar și o creștere cu câteva grade a temperaturii locale poate face diferența între apă lichidă și apă solidă.
În unele regiuni din vestul Antarcticii, s-au descoperit vulcani subglaciari activi care contribuie la menținerea temperaturii de la bază peste pragul de îngheț.
Conținutul ridicat de săruri
Apa din lacurile subglaciare nu este neapărat potabilă sau pură. De multe ori, ea conține săruri dizolvate, provenite din rocile erodate aflate sub gheață. Aceste săruri, precum clorura de sodiu, clorura de calciu sau sulfații, scad și mai mult punctul de îngheț.
Un exemplu notabil este lacul Don Juan, un lac de suprafață hipersalin din Valea McMurdo, care rămâne lichid chiar și la -50°C datorită concentrației extrem de ridicate de săruri. În cazul lacurilor subglaciare, procesul este similar, deși mai puțin vizibil.
Lista de factori care influențează înghețarea:
- Presiunea exercitată de gheață
- Căldura geotermală de la adâncime
- Sărurile dizolvate în apă
- Izolarea față de atmosferă și fluctuații termice
Rolul izolației termice oferite de gheață
Gheața masivă care acoperă aceste lacuri acționează și ca un izolator termic natural. Ea limitează transferul de căldură între aerul de la suprafață și straturile adânci. Astfel, căldura provenită din interiorul Pământului nu se pierde rapid, ci este păstrată în proximitatea lacurilor.
De asemenea, lipsa contactului cu aerul înseamnă că lacurile nu sunt expuse evaporării, ceea ce contribuie la stabilitatea lor pe termen lung. Această combinație de factori face ca lacurile subglaciare să fie unele dintre cele mai stabile medii lichide de pe planetă.
Descoperirea lacurilor subglaciare: tehnologii și metode
Lacurile subglaciare nu sunt vizibile la suprafață, motiv pentru care au fost descoperite prin tehnologii moderne precum radarul cu penetrare în profunzime (GPR – Ground Penetrating Radar) sau prin sateliți care detectează variații subtile ale gheții.
Printre lacurile celebre din Antarctica se numără:
- Lacul Vostok – cel mai mare, cu o suprafață comparabilă cu a unuia dintre Marile Lacuri din America de Nord
- Lacul Mercer – forat cu succes în 2019, conținând microorganisme vii
- Lacul Whillans – forat în 2013, cu rezultate spectaculoase privind viața microbiană
Accesarea acestor lacuri necesită foraje extrem de complexe, care trebuie realizate fără a contamina mediul steril din adâncuri.
Prezența vieții în medii extreme
Unul dintre cele mai interesante aspecte ale lacurilor subglaciare este descoperirea microorganismelor care trăiesc în întuneric total, la presiuni uriașe și temperaturi negative. Aceste forme de viață microbiană supraviețuiesc folosind surse alternative de energie, precum reacțiile chimice dintre minerale.
Descoperirea lor ridică întrebări importante despre capacitatea vieții de a exista în condiții extreme, inclusiv pe alte planete sau pe lunile înghețate ale sistemului solar, precum Europa (luna lui Jupiter) sau Enceladus (luna lui Saturn).
Stabilitatea lacurilor în timp
Lacurile subglaciare nu sunt în totalitate statice. Unele dintre ele suferă modificări de volum, se umplu sau se golesc periodic, în funcție de dinamica gheții și de presiunea exercitată de mișcările calotei.
Astfel, există un „circuit” al apei subglaciare, care se deplasează lent și contribuie la lubrifierea stratului de gheață, facilitând alunecarea acestuia peste rocile de bază. Acest proces are impact asupra stabilității ghețarilor și, implicit, asupra creșterii nivelului oceanelor.
Importanța cercetării acestor lacuri
Studiul lacurilor care nu îngheață la temperaturi extreme oferă date valoroase despre:
- Adaptarea vieții în medii ostile
- Istoria climatică a Pământului
- Dinamicile gheții și ale transferului de căldură
- Posibilitatea existenței unor condiții similare pe alte corpuri cerești
În plus, metodele dezvoltate pentru a accesa și analiza aceste lacuri contribuie la progresul tehnologic și la îmbunătățirea înțelegerii mediilor înghețate.
Un paradox climatic explicabil prin știință
Faptul că într-unul dintre cele mai reci locuri de pe Pământ există apă lichidă nu este o anomalie, ci rezultatul unui echilibru delicat între presiune, căldură internă și compoziția chimică a apei. Lacurile subglaciare din Antarctica arată că viața și dinamica planetei nu sunt limitate la suprafață și că sub gheața aparent inertă se pot ascunde ecosisteme complexe și active.
