Das salzigste Gewässer der Erde bleibt flüssig bei minus 50 Grad - und gibt Rätsel auf
Der Don-Juan-See in der Antarktis friert selbst bei extremsten Minusgraden nicht zu. Seine syrupartige Sole könnte Hinweise auf mögliches Leben auf dem Mars liefern, doch seine Existenz stellt die Wissenschaft vor ein grundlegendes Paradox.
Der Don-Juan-See ist ein Gewässer der Extreme. In einer Region, in der das Thermometer routinemäßig auf minus 50 Grad Celsius fällt, sucht man vergeblich nach einer Eisschicht. Seine Salinität von über 40 Prozent macht ihn zu einem der salzigsten Gewässer der Erde - zwölfmal salziger als die Ozeane und selbst konzentrierter als das Tote Meer. Das Wasser hat eine sirupartige Konsistenz, und seine bloße Existenz stellt ein physikalisches Rätsel dar, das Forscher seit mehr als sechzig Jahren umtreibt.
Entdeckt wurde das flache, kaum zehn Zentimeter tiefe Becken 1961 von zwei Hubschrauberpiloten der US-Marine, Donald Roe und John Hickey, nach denen es benannt ist. Es liegt eingebettet in die eisige Ödnis der McMurdo Dry Valleys, einer der lebensfeindlichsten Landschaften des Planeten. Die Bedingungen dort sind so extrem, dass sie von der NASA als irdisches Analogon für die Marsoberfläche betrachtet werden. Der Blick auf den Don-Juan-See ist seither auch ein Blick auf einen fremden Planeten.
„Wenn wir die Theorie des tiefen Grundwassers akzeptieren, dann könnte das, was wir sehen, Teil eines größeren Prozesses sein, der einen ziemlich ausgedehnten Grundwasserleiter umfasst. Wenn man über die Implikationen für eine ähnliche Umgebung auf dem Mars nachdenkt, ist das viel spannender als nur ein lokal begrenztes Oberflächenphänomen.“
Dies sagte der Astrobiologe Jonathan Toner von der University of Washington im Jahr 2017. Toner ist Erstautor einer Studie, die eine der zentralen Hypothesen zur Herkunft des Wassers im Don-Juan-See wiederbelebte: das Modell einer tiefen Grundwasserquelle. Das Zitat zeigt, dass die Frage nach dem Ursprung des Sees weit über die antarktische Geologie hinausweist. Es geht um die fundamentale Möglichkeit von Wasser und Leben in hypersalinen Umgebungen auf dem Mars.
Ein Cocktail aus Salz und Feuchtigkeit
Der Grund, warum der See nicht gefriert, ist chemisch nachvollziehbar. Verantwortlich ist eine außergewöhnlich hohe Konzentration an Calciumchlorid, einem stark hygroskopischen Salz, das die Wassermoleküle daran hindert, sich zu Eiskristallen zu verbinden. Der Gefrierpunkt wird dadurch radikal abgesenkt. Weniger klar ist jedoch, wie dieses mineralische Gebräu überhaupt entsteht. Seit der Entdeckung des Sees konkurrieren im Wesentlichen zwei Hypothesen miteinander.
Die eine Theorie, prominent vertreten durch eine Studie der Brown University von 2013, besagt, dass der See nicht von unten, sondern von oben gespeist wird. Die Geologen argumentierten, dass die Feuchtigkeit aus der Atmosphäre von Salzen im Boden eingefangen wird und dann als salzreiche Sole die Hänge des Upper Wright Valley hinab in die Senke sickert, in der der Don-Juan-See liegt. Tausende von Zeitrafferaufnahmen zeigten dunkle Streifen an den Talhängen, die das Team als Spuren dieses feuchten, salzgesättigten Sedimentflusses interpretierte. Das Bemerkenswerte daran: Ähnliche dunkle Streifen, sogenannte „recurring slope lineae“, wurden auch auf dem Mars beobachtet. Der Don-Juan-See wäre damit ein direktes Analogmodell für ein atmosphärisch angetriebenes hydrologisches System auf dem Roten Planeten.
Vom Grundwasser oder vom Himmel?
Dieser eleganten Hypothese widersprach jedoch die 2017 veröffentlichte Arbeit von Toner und seinem Team. Ihre Modellsimulationen kamen zu dem Schluss, dass die einzigartige chemische Signatur des Sees sich nur dann erklären lässt, wenn das Wasser aus einem tiefen Grundwassersystem stammt. Der oberflächliche Feuchtigkeitseintrag aus der Atmosphäre, so das Argument, könne die beobachteten Mengen und die spezifische Zusammensetzung der Salze schlicht nicht generieren. Die Debatte ist bis heute nicht entschieden. Die Quelle des Wassers im Don-Juan-See bleibt ein wissenschaftlicher Streitfall.
Diese Unsicherheit zeigt exemplarisch, wie wenig selbst über grundlegende Prozesse in extremen Klimazonen bekannt ist. Während die Klimaforschung globale Modelle verfeinert und Temperaturtrends berechnet, existieren auf der Erde Orte, deren Funktionsweise ein fundamentales Rätsel bleibt. Der Don-Juan-See ist nur vier Hektar groß und doch ein Fenster zu einem anderen Himmelskörper.
Leben am Rand des Möglichen
Die Faszination für den See rührt nicht nur von seiner physikalischen Beschaffenheit, sondern von dem, was in ihm oder an seinen Rändern existieren könnte. Es gibt Hinweise auf mikrobielles Leben in der Nähe des Sees. Einige Organismen könnten sogar in der Sole selbst überdauern. Sollte sich dies bestätigen, hätte es erhebliche Konsequenzen für die Astrobiologie. Wenn Leben in einer derart konzentrierten Salzlake bei minus 50 Grad existieren kann, dann steigen die Chancen, dass ähnliches in den hypersalinen Ablagerungen des Mars möglich war - oder immer noch möglich ist.
Die Wissenschaft hat den Don-Juan-See deshalb nicht einfach als geologische Kuriosität abgehakt. Er ist ein natürliches Labor, in dem die Grenzen des Lebenswerten unter Realbedingungen getestet werden. Die extreme Salinität und die dauerhafte Kälte erzeugen Bedingungen, die im Labor nur schwer zu simulieren sind. Hier zeigt sich, dass das Verständnis irdischer Extreme die Voraussetzung für die Suche nach außerirdischem Leben ist.
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Nach mehr als einem halben Jahrhundert Forschung ist die grundlegende Frage nicht geklärt. Stammt das Wasser aus einem tiefen, ausgedehnten Aquiferen oder ist es die Frucht eines langsamen, von der Atmosphäre angetriebenen Prozesses? Die Antwort beeinflusst nicht nur das Verständnis der antarktischen Hydrologie, sondern auch die Interpretation von Daten, die Rover und Orbiter vom Mars liefern. Ein oberflächlicher Mechanismus würde bedeuten, dass schon minimale Feuchtigkeitsmengen stabile Salzlaken bilden können. Ein tiefer Aquifer hingegen würde darauf hindeuten, dass unter der Marsoberfläche möglicherweise flüssiges Wasser in größerem Umfang existiert.
Jonathan Toners Feststellung, ein Grundwassersystem sei die „viel spannendere“ Erklärung, bringt die wissenschaftliche Haltung auf den Punkt. Das größere, komplexere Modell verspricht tiefere Einsichten. Doch die Natur hält sich nicht an Präferenzen. Der Don-Juan-See in der Antarktis friert nicht zu, gibt seine Geheimnisse nicht preis und hält die Frage nach dem Wasser auf dem Mars auf eigentümliche Weise offen.
Quellen:
- Experts: Why migration is ‘not a failure of adaptation’ in a warming world (Carbon Brief)
- Researchers transform paper sludge into valuable biofuels (Phys.org)
- Don Juan Pond: Antarctica’s salty, syrupy lake that never freezes, even when it’s minus 58 F (Live Science)
- Factcheck: US and Iran are world’s only major emitters without net-zero targets (Carbon Brief)
- Q&A: Can China turn hydrogen into its next clean-energy industry? (Carbon Brief)
- Sustainable Wood Is Failing to Slow Deforestation (Yale Environment 360)
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