Immaginate 500 milioni di auto accatastate in file. Ecco quanto carbonio, circa 1, 000 petagrammi, o un miliardo di tonnellate, è rinchiuso nel permafrost artico.

Attualmente, gli scienziati stimano che il 5-15% del carbonio immagazzinato nei suoli di permafrost superficiale potrebbe essere emesso sotto forma di anidride carbonica come gas serra entro il 2100, data l'attuale traiettoria del riscaldamento globale. Questa emissione, stimolato dall'azione microbica, potrebbe portare a 0,3-0,4 gradi Celsius di ulteriore riscaldamento globale.

Ma questa stima manca di un percorso cruciale attraverso il quale l'anidride carbonica potrebbe entrare nell'atmosfera:la luce solare.

Secondo uno studio dell'Università del Michigan, il carbonio organico nel disgelo dei suoli di permafrost scaricati in laghi e fiumi può essere convertito in anidride carbonica dalla luce solare, un processo noto come fotomineralizzazione.

La ricerca, guidato dal geochimico acquatico Rose Cory, ha scoperto che il carbonio organico derivante dallo scongelamento del permafrost è altamente suscettibile alla fotomineralizzazione da parte della luce ultravioletta e visibile, e potrebbe contribuire con un ulteriore 14% di anidride carbonica nell'atmosfera. Lo studio del suo team è pubblicato sulla rivista Lettere di ricerca geofisica .

"Solo di recente i modelli climatici globali hanno incluso i gas serra provenienti dal disgelo del suolo del permafrost. Ma nessuno di essi contiene questo percorso di feedback, " disse Cory, professore associato di scienze della terra e dell'ambiente.

"Per ottenere un numero di quanto carbonio potrebbe essere rilasciato dai suoli di permafrost attraverso l'ossidazione, dobbiamo capire quali sono i processi e qual è la tempistica:forse questo carbonio è così resistente all'ossidazione che, anche se scongelato, sarebbe semplicemente sfociato nell'Oceano Artico e sarebbe stato sepolto in un altro congelatore".

Questo percorso è stato discusso perché è difficile misurare il modo in cui la luce solare degrada il carbonio nel suolo. Ogni lunghezza d'onda della luce ha un effetto diverso sul carbonio organico del suolo, così come il livello di ferro nel terreno. Per misurare con precisione come viene emessa l'anidride carbonica quando il carbonio organico è esposto alla luce solare, L'autore corrispondente di Cory, Collin Ward, uno scienziato della Woods Hole Oceanographic Institution e allume di U-M, ha sviluppato un metodo per misurare l'effetto di ciascuna lunghezza d'onda sul carbonio organico del suolo. Per fare questo, ha costruito un nuovo strumento che utilizza luci a LED per imitare diverse lunghezze d'onda del sole.

"Questo nuovo metodo basato sui LED rende molto più semplice ed economico capire come variano le reazioni guidate dalla luce per le diverse lunghezze d'onda del sole, "Ha detto Ward. "Dopo aver costruito lo strumento ho chiamato immediatamente Rose e le ho detto che volevo usarlo prima su campioni di permafrost".

I ricercatori hanno inserito nello strumento il carbonio organico lisciviato da campioni di suolo provenienti da sei località artiche, e quindi sottoposto i campioni alla luce LED. Dopo l'esposizione alla luce, hanno estratto l'anidride carbonica criogenicamente e hanno utilizzato uno spettrometro di massa per misurare l'età e la quantità di anidride carbonica emessa dal carbonio del suolo.

Hanno scoperto che non solo la lunghezza d'onda della luce solare ha un impatto sulla quantità di anidride carbonica rilasciata, anche la quantità di ferro nel campione. Il ferro ha agito da catalizzatore, aumentando la reattività del suolo.

"Quello che sospettavamo da tempo è che il ferro catalizza questo processo guidato dalla luce solare, ed è esattamente ciò che mostrano i nostri risultati, " ha detto Cory. "Man mano che la quantità totale di ferro aumenta, la quantità di anidride carbonica aumenta."

Il team di Cory ha anche usato la datazione al carbonio per invecchiare il carbonio organico del suolo e l'anidride carbonica emessa da esso per dimostrare che questa ossidazione stava accadendo all'antico permafrost, non solo terreno che si scongela ogni anno. Questo è importante perché il terreno che si scongela annualmente rilascerebbe una quantità molto inferiore di anidride carbonica rispetto a quella disponibile nel permafrost.

I ricercatori hanno scoperto che era tra 4, 000 e 6, 300 anni, e dimostrando quanti anni ha il terreno, mostrano che il carbonio del permafrost è suscettibile, o labile, all'ossidazione ad anidride carbonica.

"Non solo abbiamo la prima misurazione specifica della lunghezza d'onda di questa reazione guidata dalla luce solare, ma abbiamo la verifica che è il vecchio carbonio che viene ossidato in anidride carbonica, Cory ha detto. "Possiamo mettere a tacere ogni dubbio che la luce solare ossiderà il vecchio carbonio e mostriamo cosa sta controllando questo processo:è il ferro che catalizza l'ossidazione solare del carbonio antico (o vecchio)."

Includere le scoperte del team di UM nei modelli di cambiamento climatico significa che, in modo conservativo, potrebbe esserci un rilascio del 6% dei 100 miliardi di tonnellate di carbonio attualmente immagazzinate nel permafrost artico. Se il 6% non sembra molto, considera che è l'equivalente di carbonio di circa 29 milioni di auto che evaporano nell'atmosfera.