Il permafrost artico si sta sciogliendo mentre la Terra si riscalda a causa dei cambiamenti climatici. In alcuni casi, gli scienziati prevedono che questo terreno in disgelo rilascerà quantità crescenti di metano, un potente gas serra, che è noto per intrappolare più calore nell'atmosfera del nostro pianeta.

Ora un team guidato dall'Università di Washington ha trovato una nuova ragione dietro l'aumento delle emissioni di metano da una palude di permafrost in Alaska in disgelo:le piogge all'inizio della primavera riscaldano la palude e promuovono la crescita di piante e microbi produttori di metano. Il team ha dimostrato che le prime precipitazioni del 2016 hanno riscaldato la palude circa tre settimane prima del solito, e ha aumentato le emissioni di metano della palude del 30 percento rispetto agli anni precedenti. Questi risultati sono stati recentemente pubblicati in Lettere di ricerca geofisica .

"Generalmente, la possibilità di generare metano aumenta con l'aumento delle precipitazioni perché i suoli si inzuppano d'acqua. Ma quello che vediamo qui è diverso, " ha detto l'autore corrispondente Rebecca Neumann, professore associato presso il Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale UW. "Le prime piogge hanno inviato uno sgocciolamento di acqua calda nella nostra palude. Crediamo che i microbi nella palude si siano eccitati perché si erano riscaldati, quindi hanno rilasciato sostanze nutritive dal terreno che hanno permesso una maggiore crescita delle piante. La produzione e l'emissione di metano sono strettamente legate alla temperatura del suolo e alla crescita delle piante.

"I nostri risultati sottolineano che queste regioni del permafrost sono sensibili agli effetti termici della pioggia, e poiché prevediamo che questi ambienti diventeranno più umidi in futuro, potremmo assistere ad aumenti delle emissioni di metano che non ci aspettavamo".

Alle latitudini settentrionali, le paludi si formano quando il permafrost ricco di ghiaccio si scioglie. L'area scongelata sprofonda rispetto al paesaggio circostante mentre il ghiaccio si scioglie, e il suolo si inzuppa d'acqua, creando una zona umida con piante erbose chiamate carici che crescono sulla superficie.

Neumann e il suo team hanno studiato una palude di permafrost in disgelo situata a circa 20 miglia da Fairbanks, Alaska, dal 2014 al 2016. Nel corso degli anni, i ricercatori hanno monitorato le emissioni di metano dentro e intorno alla palude, crescita delle piante di carice e temperatura del suolo a 16 diverse profondità.

Nel 2016 il team ha visto aumentare le temperature ai margini della palude 20 giorni prima, e le emissioni cumulative di metano nella palude aumentano del 30% rispetto agli anni precedenti.

"Abbiamo visto gli impianti impazzire e le emissioni di metano impazzire, "Neumann ha detto. "Il 2016 ha avuto precipitazioni superiori alla media, ma anche il 2014. Quindi cosa c'era di diverso quest'anno?"

La chiave si è rivelata essere la tempistica delle precipitazioni:le precipitazioni primaverili sono iniziate prima nel 2016 rispetto al 2014. In primavera il terreno è più freddo dell'aria. Quindi la pioggia, che è la stessa temperatura dell'aria, riscalda il terreno quando entra nel terreno. Prima arrivano le piogge primaverili, prima il terreno nella foresta circostante si satura. Qualsiasi pioggia in eccesso scorre poi nella palude, riscaldando rapidamente i terreni delle paludi.

Il terreno caldo aiuta i microbi che vivono nella palude e accelera il loro metabolismo. Normalmente i microbi usano l'ossigeno per scomporre la materia organica, e rilasciano anidride carbonica nell'aria. Ma in terreni impregnati d'acqua, come una palude creata dal disgelo del permafrost, non c'è ossigeno in giro. Quindi i microbi devono usare tutto ciò che è disponibile, e finiscono per convertire la materia organica in metano.

"Per loro è il fondo del barile in termini di produzione di energia, " Ha detto Neumann. "I microbi in questa palude a un certo livello sono come 'Oh amico, siamo bloccati a produrre metano perché è tutto ciò che questa palude ci permette di fare.'"

Allo stesso tempo, le piante di carice sono anche alimentate dal terreno più caldo. Nel 2016 il team ha trovato più di queste piante ai bordi più caldi della palude. carici, come la maggior parte delle piante, prendono l'anidride carbonica dall'aria per fare il loro cibo, che mandano alle loro radici per aiutarli a crescere. A volte il cibo fuoriesce dalle radici nel terreno dove può diventare cibo per i microbi. Quindi più carici alimentano direttamente i microbi per produrre più metano.

Inoltre, i carici contengono cavità, tubi pieni d'aria che consentono all'ossigeno di fluire dall'aria alle loro radici. Questi tubi consentono anche al metano dei microbi di fuoriuscire dalla palude ed entrare nell'atmosfera.

"Le piante stanno davvero facendo due cose, "Ha detto Neumann. "Stanno fornendo un delizioso carbonio che consente ai microbi di produrre più metano di quanto avrebbero altrimenti. Gli impianti forniscono anche un condotto che consente al metano di fuoriuscire nell'atmosfera. Sono un doppio smacco per la produzione e l'emissione di metano".

Mentre la Terra si riscalda, si prevede che queste regioni a latitudini settentrionali sperimenteranno più precipitazioni. Se questa pioggia cade in primavera o all'inizio dell'estate, queste aree potrebbero rilasciare più metano nell'atmosfera di quanto attualmente previsto. Neumann e il suo team hanno in programma di esaminare le emissioni di metano da altre paludi per vedere se questo schema è vero alle latitudini settentrionali.

"Generalmente, la capacità della pioggia di trasportare l'energia termica nei suoli è stata sottovalutata, " Neumann ha detto. "Il nostro studio mostra che influenzando la temperatura del suolo e le emissioni di metano, la pioggia può aumentare la capacità del disgelo dei paesaggi di permafrost di riscaldare il clima".