« Les chutes de sang sont un écoulement d’un panache d’eau salée teintée d’oxyde de fer, se produisant au niveau de la langue du glacier Taylor sur la surface couverte de glace du lac Bonney occidental dans la vallée Taylor des vallées sèches de McMurdo sur la terre Victoria, en Antarctique oriental. De l’eau hypersaline riche en fer émerge sporadiquement de petites fissures dans les cascades de glace. La source d’eau salée est une piscine sous-glaciaire de taille inconnue recouverte d’environ 400 mètres de glace à plusieurs kilomètres de sa minuscule sortie à Blood Falls.
Le dépôt rougeâtre a été découvert en 1911 par le géologue australien Griffith Taylor, qui a exploré pour la première fois la vallée qui porte son nom. Les pionniers de l’Antarctique ont d’abord attribué la couleur rouge à des algues rouges, mais il a été prouvé par la suite qu’elle était due uniquement à des oxydes de fer. Les oxydes ferriques hydratés, peu solubles, se déposent à la surface de la glace après que les ions ferreux présents dans l’eau salée non gelée aient été oxydés au contact de l’oxygène atmosphérique. Les ions ferreux plus solubles sont initialement dissous dans l’ancienne eau de mer piégée dans une ancienne poche restant de l’océan Antarctique lorsqu’un fjord a été isolé par le glacier dans sa progression au Miocène, il y a environ 5 millions d’années, lorsque le niveau de la mer était plus élevé qu’aujourd’hui.
Contrairement à la plupart des glaciers antarctiques, le glacier Taylor n’est pas gelé jusqu’au socle rocheux, probablement, en raison de la présence de sels concentrés par la cristallisation de l’ancienne eau de mer emprisonnée sous lui. La cryoconcentration des sels s’est produite dans l’eau de mer relique profonde lorsque la glace pure s’est cristallisée et a expulsé ses sels dissous en se refroidissant à cause de l’échange de chaleur de l’eau de mer liquide captive avec l’énorme masse de glace du glacier. En conséquence, l’eau de mer captive s’est concentrée en saumures d’une salinité deux à trois fois supérieure à celle de l’eau océanique moyenne. Un deuxième mécanisme expliquant parfois aussi la formation de saumures hypersalines est l’évaporation de l’eau des lacs de surface directement exposés à l’atmosphère polaire très sèche dans les vallées sèches de McMurdo. Les analyses des isotopes stables de l’eau permettent, en principe, de distinguer les deux processus tant qu’il n’y a pas de mélange entre les saumures formées différemment. Le fluide hypersalin, échantillonné fortuitement à travers une fissure dans la glace, était dépourvu d’oxygène et riche en sulfate et en ion ferreux. Le sulfate est une signature géochimique résiduelle des conditions marines tandis que le fer divalent soluble a probablement été libéré dans des conditions réductrices à partir des minéraux du substrat rocheux sous-glaciaire altérés par l’activité microbienne.
Les analyses chimiques et microbiennes indiquent toutes deux qu’un rare écosystème sous-glaciaire de bactéries autotrophes s’est développé qui métabolise les ions sulfate et ferriques. Selon la géomicrobiologiste Jill Mikucki du Dartmouth College, les échantillons d’eau des chutes de sang contenaient au moins 17 types différents de microbes, et presque pas d’oxygène. Une explication pourrait être que les microbes utilisent le sulfate comme catalyseur pour respirer avec les ions ferriques et métaboliser les quantités microscopiques de matière organique piégées avec eux. Un tel processus métabolique n’avait jamais été observé auparavant dans la nature. Une observation déroutante est la coexistence des ions Fe2+ et SO42- dans des conditions anoxiques. En effet, aucun anion sulfure (HS-) n’est trouvé dans le système. Ceci suggère une interaction complexe et mal comprise entre les cycles biochimiques du soufre et du fer. Selon Mikucki et al. (2009), le bassin sous-glaciaire, aujourd’hui inaccessible, a été scellé il y a 1,5 à 2 millions d’années et transformé en une sorte de « capsule temporelle », isolant l’ancienne population microbienne sur une période suffisamment longue pour évoluer indépendamment d’autres organismes marins similaires. Cela pourrait expliquer comment d’autres micro-organismes auraient auparavant survécu lorsque la Terre, peut-être, était entièrement gelée selon l’hypothèse de la Terre boule de neige. En effet, les océans recouverts de glace pourraient avoir été les seuls refuges pour les écosystèmes microbiens lorsque la Terre était apparemment recouverte de glaciers aux latitudes tropicales au cours de l’éon protérozoïque, il y a environ 650 à 750 millions d’années. »