Great Salt Lake, un grande laboratorio naturale.

Claudio Della Volpe

Pochi giorni fa AstroPaolo, ossia Paolo Nespoli, attualmente sulla Stazione Spaziale, ha fotografato il Grande Lago salato, nello Utah, NO degli Stati Uniti e si è chiesto da dove nascesse la strana differenza di colore che si nota dal satellite e che vedete riprodotta qui sotto. ”Il Great Salt Lake nello Utah, le cui acque sono più salate del mare! Qualcuno sa indovinare cosa sia la linea nel mezzo?” ha scritto AstroPaolo.

(Foto dall’ISS 2003, quando il lago a seguito di una serie di stagioni secche ha raggiunto le dimensioni minori in epoca storica, Nord in alto è più rosso, Sud in basso più verde)

Poi ha trovato la risposta che riporto qua da La Repubblica:
”Dagli anni ’50 le acque sono divise da una ferrovia! I due colori sono dovuti alle diverse alghe e batteri che abitano le due metà del lago”.

Ma è proprio così? Una foto ravicinata mostra meglio la situazione:

Questo lago è veramente speciale e costituisce a mio parere un grande laboratorio naturale sulla chimica fisica, la biologia e la meteorologia innescate dal comportamento delle soluzioni saline.Cominciamo col dire che la striscia al centro del lago non è semplicemente una ferrovia, ma una strada sopraelevata sulla quale corre una ferrovia, la Lucin Cutoff; una strada sopraelevata dunque fondamentalmente una barriera di terra che separa le parti nord e sud del lago. Essa divide il lago in tre parti, come si vede da questa mappa, anche se una delle tre divisioni è meno vistosa. E in certi momenti anche in quattro zone come apprezzate dalla mappa più avanti.Questa barriera di terra ha costituito una divisione semipermanente fra le due parti del lago anche se di recente (dicembre 2016) si è definitivamente accettato che ci fosse un punto di connessione fra le due metà, qui rappresentato (il Sud è in alto in questa foto):Il Grande Lago Salato (GLS) è il residuo di un lago glaciale, denominato Lago Bonneville, la cui area era 10 volte maggiore e che 16800 anni fa si scaricò in Idaho; al momento GLS è comunque un lago di notevoli dimensioni, poichè è lungo 120 km e largo 45; questo in media, poichè esso è un lago particolare, privo di emissari e dunque soggetto a forti variazioni di livello e di superficie; l’acqua arriva nella zona Sud da parte di tre affluenti e viene persa solo per evaporazione; data la separazione (separazione parziale poichè anche in passato c’erano due punti di giunzione) la parte Sud viene diluita da parte dell’acqua in arrivo e si presenta meno salata della parte Nord, la baia di Gunnison; questa diversa concentrazione salina comporta una differente crescita algale e questa componente biologica dà al lago la diversa colorazione visibile dall’alto. Al momento dell’apertura della connessione mostrata in figura (che al momento è l’unica fra le due zone) la differenza di altezza era di quasi un metro, ma si è ridotta in questi mesi del 2017. La profondità del lago è di qualche metro.

Il GLS presenta una salinità molto più alta di quella oceanica, il bacino principale quello Sud, la Gilbert Bay, varia dal 5 al 27% a seconda delle precipitazioni. In paragone la salinità media dell’oceano è del 3.5% mentre è del 33.7% quella del Mar Morto in Medio oriente. La composizione ionica è simile a quella oceanica ma arricchita di potassio e impoverita di calcio.Nella zona Nord dove la concentrazione salina è maggiore sono situati alcuni impianti per l’estrazione di sali che producono: cloruro di sodio, solfato di potassio e cloruro di magnesio; dal sale di magnesio si produce magnesio metallico in una quantità pari ad un settimo della produzione mondiale totale.

Le specie animali che possono tollerare una salinità così alta sono sostanzialmente tre: i crostacei come Artemia franciscana, le mosche del sale, e gli uccelli che se ne nutrono; su alcune delle isole sono stati reintrodotti i bisonti che una volta dominavano tutta la zona prima che stupidi uomini con il cappello e il fucile li distruggessero. Tutte queste alla fine basano la propria esistenza sulle alghe.

Le alghe rosse, Dunaliella salina, il cui colore rosso dipende dall’accumulo nei loro tilacoidi di β-carotene e la specie batterica Halobacterium dominano la parte Nord più salata, mentre quelle verdi come Dunaliella viridis dominano la parte Sud più diluita.

Dunaliella salina e il b-carotene.

Gli halobacteria presenti nel GLS possiedono la rodopsina nella loro membrana, una proteina capace di produrre ATP in assenza di ossigeno e in presenza di luce. La rodopsina o batteriorodopsina è una proteina che dà ai batteri un colore rossastro. Alla fine della loro stagione di crescita quando la concentrazione dei batteri è al massimo l’acqua assume una tinta fortemente rossastra. La rodopsina è anche una proteina di membrana con 7 domini transmembrana a α-elica, che si trova nelle cellule a bastoncello della retina umana che permettono la vista in bianco e nero. Del confronto fra le due rodopsine trovate trattazione in un articolo di qualche anno fa su Le Scienze.

Un altro aspetto che è legato alla chimica è il comportamento meteorologico molto particolare; la concentrazione salina influenza molto la tensione di vapore del lago e comunque impedisce ad esso di congelare, attraverso il meccanismo dell’abbassamento crioscopico. Una delle conseguenze di questa situazione è il cosiddetto effetto Grande lago salato che ha una certa specificità anche rispetto a comportamenti analoghi del mare o di altri laghi meno salati.

Le forti precipitazioni tipiche del Great Salt Lake si verificano quando un vento che proviene da NO soffia attraverso un lago relativamente più caldo. Questa situazione è comune dopo il passaggio di un fronte freddo, dove i venti siano prevalentemente da NO e l’aria parecchio più fredda del lago.

Quando il vento arriva sul lago si forma una zona di convergenza che si rafforza sul centro del lago ed incrementa la precipitazione.La salinità del GLS impedisce il congelamento, anche se riduce la tensione di vapore saturo e il flusso di calore latente nell’aria sul lago.

Come risultato l’aggiunta di umidità e di calore al flusso di aria è più basso, ma in assenza di congelamento e dunque l’azione è attiva anche a temperature più basse, durante quella parte dell’anno in cui altri laghi sono gelati. Infine i rilievi montagnosi delle Wasatch mountains rinforzano il fenomeno producendo enormi nevicate molto intense, specie nella vallate a sud-est.I colori della Terra sono i colori della vita, la reazione chimica meglio riuscita!

Per approfondire:

http://hydrology.usu.edu/dtarb/ibrahim_thesis.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Lake-effect_snow

https://wildlife.utah.gov/gsl/index.php

http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/1520-0434%281993%29008<0181:TLEOTG>2.0.CO%3B2

https://ral.ucar.edu/projects/armyrange/references/forecastconf_06/11_lakeEffect.pdf

Post, F.J., 1977a, Microbiology of the Great Salt Lake north arm, Hydrobiologia 81, 59-69. Post, F.J., 1977b, The Microbial Ecology of the Great Salt Lake, Microbial Ecology 3, 143-165

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