The Dirty Details of Antarctica's Dry Valleys

Terletak di pantai barat McMurdo Sound, McMurdo Dry Valleys adalah wilayah bebas es terbesar di Antartika.

Dengan luas sekitar 4.800 kilometer persegi (1.850 mil persegi), Dry Valleys terkenal dengan danau-danau beku dan hamparan tanah terbuka yang luas, menjadikannya salah satu lingkungan paling ekstrem di Bumi untuk mendukung kehidupan.

Dengan suhu rendah, curah hujan minimal, dan akumulasi garam yang tinggi, McMurdo Dry Valleys lebih mirip Mars daripada bagian lain di Bumi atau Antartika.

Dry Valleys tetap kering karena salju yang jatuh di Benua Antartika tersapu oleh angin katabatik yang kuat dan kering melalui sublimasi.

Akibatnya, satu-satunya es yang ada di Dry Valleys berasal dari gletser alpine dan es danau, menjadikan area ini anomali unik di benua yang sudah luar biasa ini.

Kehidupan Antartika di McMurdo Dry Valleys

Saat Kapten Scott pertama kali menemukan Dry Valleys pada tahun 1903, dia dan timnya percaya bahwa area tersebut tidak memiliki kehidupan.

Bertentangan dengan keyakinan awal mereka, berbagai ekosistem akuatik berkembang dalam kondisi keras di McMurdo Dry Valleys, berkat aliran lelehan gletser yang mengalir ke danau-danau yang tertutup es.

Aliran ini tidak konstan tetapi bervariasi berdasarkan suhu, angin, dan sinar matahari.

Tingkat aliran bisa berkisar dari tetesan hingga deras sepanjang hari, bulan, dan tahun, memungkinkan hanya organisme tertentu yang bisa bertahan di lingkungan unik ini.

Organisme ini biasanya adalah cyanobacteria, yang dikenal karena sifatnya yang "tahan stres" dan pigmen gelap yang melindungi mereka dari sinar UV yang tinggi.

Meski dalam kondisi keras, McMurdo Dry Valleys menjadi tuan rumah bagi berbagai spesies, karena ada sedikit tanaman atau hewan lain yang bersaing atau memangsa mereka.

Salah satu aspek luar biasa dari cyanobacteria adalah kemampuannya untuk memulai fotosintesis dalam waktu 48 jam setelah menerima air cair, bahkan setelah berada dalam keadaan hampir kering beku.

Danau Tertutup Es di McMurdo Dry Valleys

Danau-danau tertutup es di Dry Valleys, dengan ketebalan es berkisar antara 3 hingga 5 meter (9,8 hingga 16,4 kaki) sepanjang tahun, menawarkan habitat unik bagi kehidupan. Karakteristik utama dari danau-danau ini meliputi:

• Lapisan es yang menstabilkan kolom air, memungkinkan lapisan air asin bertahan selama bertahun-tahun
• Pembatasan kecepatan nutrisi dari air dalam kembali ke lapisan atas danau
• Es tebal yang menghalangi 80-99% energi matahari

Fitur-fitur ini membuat danau-danau di Dry Valleys menjadi gelap, dingin, dan miskin nutrisi, menciptakan lingkungan pertumbuhan lambat bagi berbagai spesies. Bentuk kehidupan yang paling umum di danau-danau ini adalah mat mikroba di dasar danau, yang sebagian besar terdiri dari cyanobacteria.

Meski suhu dingin menghambat pertumbuhan mereka, mat ini menumpuk dalam jumlah besar karena gangguan yang terbatas dan kurangnya pemangsa. Menariknya, mat ini tumbuh dalam lapisan tahunan, dengan setiap lapisan muncul sebagai pita bergantian hitam (musim dingin) dan putih (musim panas), memungkinkan peneliti melacak perubahan suhu masa lalu di Dry Valleys.

Tingkat danau ditentukan oleh volume air lelehan yang tersedia, yang berfluktuasi dari waktu ke waktu. Misalnya, kedalaman Lake Vanda telah bervariasi dari 130 meter dalam sekitar 5.000 tahun yang lalu hingga hampir kering sekitar 1.200 tahun yang lalu, meninggalkan kolam air asin. Selama tahun 1970-an, kedalaman danau adalah 65 meter. Karena kurangnya angin yang mencampur air, kolam air asin yang berasal dari 1.000 tahun yang lalu tetap berada di dasar danau.

Penemuan Air Tanah Antartika di McMurdo Dry Valleys

Peneliti baru-baru ini menemukan akuifer asin di bawah Dry Valleys yang berpotensi mendukung ekosistem mikroba yang sebelumnya tidak diketahui. Glasiolog UC Santa Cruz Slawek Tulaczyk, bersama peneliti lainnya, mengumpulkan bukti air tanah menggunakan sensor yang dibawa helikopter untuk menembus permukaan.

Studi ini menemukan bahwa air asin, atau air garam, membentuk akuifer di bawah gletser dan danau Dry Valleys dan di dalam tanah beku. Air garam ini ditemukan mengalir menuju pantai Antartika dari sekitar 18 kilometer ke pedalaman, akhirnya mengalir ke Southern Ocean. Studi ini berspekulasi bahwa nutrisi yang dibawa dalam air garam dilepaskan ke laut, mempengaruhi produktivitas biologis di dan sekitar area pantai.

Penemuan signifikan lainnya adalah deteksi habitat mikroba di permukaan dan dekat permukaan Dry Valleys. Habitat ini luar biasa karena ruang pori kecil diisi dengan air garam yang sangat asin yang tetap cair hingga -15 °C. Studi ini adalah bagian dari tim internasional dan interdisipliner yang menggunakan sensor elektromagnetik bernama SkyTEM, yang dipasang pada helikopter, untuk menghasilkan citra bawah permukaan Dry Valleys. Teknologi ini dikembangkan di Aarhus University di Denmark.

Pemimpin SkyTEM Esben Auken telah menerbangkan sensor ini di banyak tempat di seluruh dunia, tetapi ini adalah pertama kalinya teknologi ini digunakan di Antartika. Data dari proyek ini akan memberikan pemahaman yang lebih baik kepada ilmuwan tentang bagaimana Dry Valleys telah berubah dari waktu ke waktu dan bagaimana sejarah ini mempengaruhi pengamatan saat ini.

Ilmu Pengetahuan di McMurdo Dry Valleys

Proyek McMurdo Dry Valleys Long Term Ecological Research (LTER) adalah studi interdisipliner tentang ekosistem akuatik dan terestrial Dry Valleys. Situs ini dipilih pada tahun 1992 untuk Program Penelitian Ekologi Jangka Panjang dari National Science Foundation.

Dengan pendanaan proyek yang diperbarui pada tahun 2010 untuk enam tahun lagi, proyek McMurdo LTER melakukan penelitian ekologi jangka panjang untuk meninggalkan warisan eksperimen lapangan dan pengamatan jangka panjang yang dirancang dan didokumentasikan dengan baik. Ini akan membantu generasi mendatang memahami komponen dasar ekosistem dan faktor-faktor yang menyebabkan perubahan luas. Secara khusus, McMurdo LTER bertujuan untuk memahami pengaruh kendala fisik dan biologis pada struktur dan fungsi ekosistem Dry Valleys.

Barometer Perubahan Global: McMurdo LTER

Proyek McMurdo LTER menekankan pentingnya penelitian yang dilakukan di Dry Valleys. Sementara semua ekosistem bergantung pada air cair untuk bertahan hidup, sedikit tempat di Bumi yang sepeka terhadap perubahan iklim kecil seperti Dry Valleys.

Data yang dikumpulkan oleh LTER menunjukkan bahwa Dry Valleys sangat sensitif terhadap variasi kecil dalam radiasi matahari dan suhu, memberikan peneliti laboratorium skala regional alami untuk mempelajari respons terhadap aktivitas manusia yang mengubah iklim.

Pentingnya, sementara lapisan es Antartika merespons perubahan iklim selama ribuan tahun, aliran dan danau tertutup es di Dry Valleys McMurdo merespons hampir seketika. Ini menjadikan McMurdo Dry Valleys salah satu tempat pertama di Bumi di mana dampak perubahan iklim akan diamati.