Vid basen av de transantarktiska bergen ligger en geologisk märklighet. Don Juan Pond är en av de saltaste vattenmassorna på planeten, fylld med en tät, sirapsliknande saltlösning rik på kalciumklorid som kan förbli flytande till minus 50 grader Celsius, långt under vattnets fryspunkt. Men källan till vatten och salt till denna ovanliga damm förblir ett mysterium - även när det dyker upp antydningar om att vatten i liknande form skulle kunna finnas på Mars.

En ny University of Washington-studie använder dammens bisarra kemi för att lokalisera vattnets källa. Den senaste tidningen, publicerad 15 september in Earth and Planetary Science Letters , rapporterar att den matas av ett regionalt djupt grundvattensystem och inte, som tidigare föreslagits, från fukt som sipprar ner från lokala dalsluttningar.

"Don Juan Pond är förmodligen en av de mest intressanta dammarna på jorden, " sa huvudförfattaren Jonathan Toner, en UW forskningsassistent professor i jord- och rymdvetenskap. "Efter 60 år av omfattande studier, vi vet fortfarande inte riktigt var det kommer ifrån, vad driver det faktum att det är synligt på ytan, och hur det förändras."

Den fleråriga dammen mäter cirka 100 gånger 300 meter, storleken på några fotbollsplaner, och är i genomsnitt cirka 10 centimeter (4 tum) djup. Den besöktes första gången 1961 och uppkallad efter expeditionens helikopterpiloter, Donald Roe och John Hickey, ger den namnet Don Juan Pond. De unika salterna i dammen sänker fryspunkten, det är därför denna salthaltiga damm kan finnas på en plats där temperaturen varierar från minus 50 till plus 10 grader Celsius (-58 till +50 °F).

Dammen ansågs länge matas av djupt grundvatten. Men sedan föreslog ett högprofilerat papper från 2013 att fukt nära ytan sipprar in, liknar återkommande särdrag i sluttningar som nyligen observerats på Mars, transporterade salter nedför för att skapa saltdammen.

Toner är en geokemist specialiserad på bildning och egenskaper hos vatten i extrema miljöer på jorden, Mars och bortom. För den nya studien, Toner skapade en modell för att beräkna hur saltvatten förändras under avdunstning, frysning, och med olika vatten- och saltingångar och -utgångar. I Antarktis passande namn McMurdo Dry Valleys, vattenavdunstning koncentrerar salter i dammen, vilket tvingar några salter att kristallisera. Dessa processer, tillsammans med ingångar och utgångar, orsaka att dammens vatten förändras över tiden.

Toner körde sin modell för två situationer:en där vattnet gurglade upp underifrån, och en annan där det sipprade ner från sipprar nära ytan. Resultaten visar att den observerade kemiska makeupen bara kunde produceras underifrån.

"Du kunde inte få Don Juan Pond från dessa grunda grundvatten, " Sa Toner. "Det kommer definitivt från det djupa grundvattnet." Hans beräkningar visar också att uppströmmande grundvatten cirkulerar genom dammen var sjätte månad, vilket betyder att vattnet måste lämna dammen via något osynligt underjordiskt utflöde.

Dammens hydrologi är viktig för geologer eftersom ingenstans på jorden är mer lik Mars. Den röda planeten är extremt kall och torr, och McMurdo Dry Valleys är en av de kallaste och torraste platserna på jorden.

"Om det finns vatten på Mars, det kommer förmodligen att likna den här dammen, "Sade Toner. "Att förstå hur det bildades har stora konsekvenser för var skulle du förvänta dig att hitta liknande miljöer på Mars."

Nyligen genomförda studier tyder på att flytande vatten kan finnas på Mars yta, potentiellt hysa liv eller till och med stödja långsiktiga mänskliga bosättningar. De mörkare linjerna på branta sluttningar, som ser ut som fuktstrimmor som observerats ovanför Don Juan Pond, kan orsakas av ett liknande grundvattensystem.

Toner kommer att vara en del av ett team som utforskar Don Juan Pond och omgivande områden i december, sponsrad av NASA och National Science Foundation. Forskare kommer att tillbringa sex veckor med att campa nära dammen och ta upprepade kemiska mätningar av dess vätska. De kommer också att utforska de närliggande sluttningarna för att mäta kemin i fuktsläckarna, och försöka hitta ytterligare bevis för källan till salter till Don Juan Pond.

"Om vi ​​accepterar att teorin om djupt grundvatten är sann, då kan det vi ser vara en del av en större process som involverar en ganska omfattande akvifer, " sa Toner. "När man tänker på konsekvenserna för en liknande miljö på Mars, det är mycket mer spännande än bara ett lokaliserat ytfenomen."