ブラッドフォールズ

ブラッドフォールズは、テイラー氷河の舌から東南極のビクトリアランドにあるマクマード乾燥谷のテイラー渓谷にあるボニー西湖の氷に覆われた表面に流れ出る、鉄(III)酸化物に汚染された塩水の噴出です。

鉄分を豊富に含む高塩分水が、氷の滝の小さな割れ目から散発的に湧き出ています。塩水源は、ブラッドフォールズの小さな出口から数キロ離れた、厚さ約 400 メートル (1,300 フィート) の氷に覆われた、大きさ不明の氷河下の水たまりです。

この赤みがかった堆積物は、1911年にオーストラリアの地質学者トーマス・グリフィス・テイラーによって発見されました。彼は、自分の名前を冠した渓谷を初めて探検しました。^[1]南極の開拓者たちは、最初は赤い色を紅藻類のせいだと思っていましたが、後に酸化鉄によるものであることが証明されました。

溶けにくい含水酸化鉄は、凍結していない海水に含まれる鉄イオンが大気中の酸素と接触して酸化された後、氷の表面に堆積します。より溶けやすい鉄イオンは、約500万年前の中新世に氷河の発達によりフィヨルドが孤立したときに南極海から残った古代のポケットに閉じ込められた古い海水に最初に溶解します。当時は海面が現在よりも高かったのです。

南極のほとんどの氷河とは異なり、テイラー氷河は岩盤まで凍っていません。これはおそらく、氷河の下に閉じ込められていた古代の海水の結晶化によって濃縮された塩分が存在するためでしょう。氷河の巨大な氷塊と閉じ込められていた液体の海水との熱交換により、純粋な氷が結晶化し、冷却されて溶解した塩分を放出したときに、深海の残存海水で塩分の極低温濃縮が起こりました。その結果、閉じ込められた海水は、平均海水の2～3倍の塩分濃度の塩水に濃縮されました。高塩分塩水の形成を説明する2番目のメカニズムは、マクマード乾燥谷の極地の非常に乾燥した大気に直接さらされている表面の湖の水の蒸発です。水の安定同位体の分析により、異なる形成された塩水が混ざらない限り、原理的には両方のプロセスを区別することができます。^[2]

氷の割れ目から偶然採取された高塩分流体は、酸素を含まず、硫酸塩と鉄イオンを豊富に含んでいた。硫酸塩は海洋環境の残存地球化学的特徴であり、一方、溶解性二価鉄は、微生物活動によって風化した氷河下の岩盤鉱物から還元条件下で遊離したと考えられる。

化学分析と微生物分析の両方から、硫酸塩と鉄(III)イオンを代謝する独立栄養細菌の珍しい氷河下生態系が発達したことが示されています。 ^{[3] [4]}テネシー大学の地質微生物学者ジル・ミクッキによると、ブラッドフォールズの水サンプルには少なくとも17種類の微生物が含まれており、酸素はほとんど含まれていませんでした。^[3]微生物が硫酸塩を使って鉄(III)イオンと呼​​吸し、一緒に閉じ込められた微量の有機物を代謝するというのが説明の可能性があります。このような代謝プロセスは、これまで自然界で観察されたことはありませんでした。^[3]

不可解なのは、無酸素状態で鉄イオンと硫酸イオンが共存しているという点です。システム内に硫化物イオンは見つかりません。これは、硫黄と鉄の生化学サイクルの間に複雑であまり理解されていない相互作用があることを示唆しています。

2014年12月、ミクッキ率いる科学者と技術者はテイラー氷河に戻り、ドイツの共同研究によって設計されたアイスモールと呼ばれる探査機を使用して氷河に溶け込み、ブラッドフォールズに流れ込む塩水（塩水）を直接採取しました。^[5]

サンプルを分析したところ、低温（−7 °C（19 °F））、鉄分が豊富（3.4 mM）の氷底塩水（8%塩化ナトリウム）であることが判明しました。これらのサンプルから、科学者らは、塩水で生育可能（好塩性）、低温で繁殖可能（好冷性）、従属栄養性の細菌の一種を分離して特徴付け、マリノバクター属に分類しました。^[6] DNAバイオインフォマティクス解析により、二次代謝に関与する遺伝子クラスターが少なくとも4つ存在することが示されました。2つの遺伝子クラスターはアリール ポリエンの生成に関連しており、これは細菌を活性酸素種から保護する抗酸化物質として機能します。^{[6]別の遺伝子クラスターは}テルペンの生合成に関与していると見られ、色素を生成する可能性が最も高いです。^{[6]他に特定された細菌は、} Thiomicrospira sp.とDesulfurocapsa sp. です。

ミクッキら(2009)によると、現在アクセスできない氷河下のプールは150 万年から 200 万年前に封鎖され、一種の「タイム カプセル」に変化し、古代の微生物集団が他の同様の海洋生物から独立して進化するのに十分な期間隔離された。これは、地球 (スノーボール アース仮説による) が完全に凍結したときに他の微生物がどのように生き延びたかを説明しています。

約6億5000万年から7億5000万年前の原生代、地球が熱帯の緯度で氷河に覆われていた頃、氷に覆われた海が微生物生態系の唯一の避難場所だった可能性がある。

この珍しい場所は、極地の氷床に深い掘削孔を掘削する必要がなく、脆弱でまだ手つかずの環境による汚染リスクもなく、極限環境における地表深部の微生物の生命を研究する機会を科学者に提供します。

地球上の過酷な環境の研究は、生命が適応できる条件の範囲を理解し、火星や木星の氷に覆われた衛星エウロパなど、太陽系の他の場所での生命の可能性の評価を進めるのに役立ちます。NASA宇宙生物学研究所の科学者は、これらの惑星には基本的な生命を宿すのに適した氷の下に液体の水環境がある可能性があり、表面よりも深部の方が紫外線や宇宙放射線からよりよく保護されていると推測しています。 ^{[7] [8]}

• 極限環境生物（極限環境に耐性のある生物）
  • 好冷菌（寒さに強い細菌）
• 高塩分塩水の低温濃縮
  • 共晶系
  • 凝固点降下
• 火星の生命

• ラーマン、アブラハム(2009 年 2 月)。「塩湖の地球規模の変化への対応」。水生地球化学。15 ( 1–2 ): 1–5。Bibcode :2009AqGeo..15....1L。doi :10.1007 / s10498-008-9058-8。S2CID 129653802  。
• Green , William J .; Lyons, W. Berry (2009 年 2 月)。「南極マクマード乾燥谷の塩湖」。水生地球化学。15 ( 1–2 ): 321– 348。Bibcode :2009AqGeo..15..321G。doi : 10.1007 /s10498-008-9052-1。S2CID 128898063  。
• クルーガー、ジェフリー (2009 年 4 月 18 日)。「南極大陸、そしておそらく火星でも生き延びる生物」。タイム誌。
• ティアニー、ジョン (2009 年 4 月 19 日)。「ブラッドフォールズの暗い秘密」ニューヨークタイムズ。
• 「新たに発見された鉄呼吸種は数百万年もの間、寒冷な隔離環境で生きていた」。ScienceDaily。ハーバード大学。2009年4月17日。
• Badgeley, Jessica A.; Pettit, Erin C.; Carr, Christina G.; et al. (2017年4月24日). 「冷たい氷河内の塩水の氷河内水文学システム：ブラッドフォールズ、マクマードドライバレー、南極」。Journal of Glaciology . 63 (239): 387– 400. Bibcode :2017JGlac..63..387B. doi : 10.1017/jog.2017.16 .

• NASA 地球観測所による南極のドライ バレー、ブラッド フォールズ
• ブラッドフォールズ - YouTubeのAtlas Obscura による100 の驚異

南緯 77°43′ 東経 162°16′ / 南緯 77.717° 東経 162.267° / -77.717; 162.267