Il permafrost si sta sciogliendo nell'Artico, rilasciando microbi e materiali organici che sono rimasti intrappolati nel terreno ghiacciato per migliaia di anni. Credito:NOAA tramite Wikimedia Commons
Il permafrost, terreno ghiacciato nell'estremo nord, si sta sciogliendo, rilasciando gas serra e microbi perduti da tempo. Ma una cosa che gli scienziati non hanno studiato approfonditamente è se il permafrost contenga determinati tipi di particelle che potrebbero influenzare le nuvole e il tempo.
Come scienziati atmosferici, abbiamo scoperto in uno studio recente che lo scongelamento del permafrost contiene molte particelle microscopiche di nucleazione del ghiaccio. Queste particelle facilitano il congelamento delle gocce d'acqua; e se quelli nel permafrost si alzano in volo, potrebbero influenzare le nuvole artiche.
Nell'estate del 2018 uno di noi, Jessie Creamean, è andato a Fairbanks, Alaska, e ha raccolto campioni di permafrost da un tunnel di ricerca in profondità nel sottosuolo. Questi campioni variavano da 18, 000 a 30, 000 anni, e il nostro team li ha testati per vedere quante particelle nucleanti di ghiaccio si nascondono nel permafrost.
Si scopre che il permafrost ne contiene una tonnellata:fino a 100 milioni di singole particelle altamente attive per grammo di microbi e pezzi di piante per lo più morti. Questa densità è pari a quella che si trova nei terreni fertili, che sono alcune delle fonti più concentrate di particelle nucleanti di ghiaccio sulla Terra. Ovunque nel mondo, le particelle nucleanti di ghiaccio in genere svolgono un ruolo importante nel comportamento delle nuvole, e la forza di tale effetto è ancora oggetto di studio.
L'antico permafrost è accessibile in profondi tunnel sotterranei. Credito:Jessie Creamean, CC BY-ND
Perchè importa
Nessuno sa ancora se le particelle nucleanti dal permafrost stanno entrando nell'atmosfera e influenzano le nuvole. Ma la teoria di come le particelle nucleanti di ghiaccio cambiano le nuvole è stata compresa.
Le nuvole sono costituite da miliardi di minuscole goccioline d'acqua o cristalli di ghiaccio, spesso un mix di entrambi. Una nuvola è come una foresta di alberi:tutte le gocce d'acqua della nuvola richiedono un seme, una minuscola particella di aerosol, per formarsi e crescere. Quasi ogni piccolo granello di materiale dalla terra o dall'oceano può essere il seme di una goccia di nuvola liquida. A causa della loro capacità unica di allineare le molecole d'acqua in una griglia simile al ghiaccio, aiutano il liquido super raffreddato in una nuvola a congelare a temperature più calde.
Le particelle nucleanti di ghiaccio sono estremamente brave a formare piccoli cristalli di ghiaccio, un'abilità rara che si trova in meno di 1 su un milione di tutte le particelle che fluttuano nell'aria. Le particelle nucleanti di ghiaccio possono essere polvere minerale dei deserti, granelli di terreno dai campi agricoli o, come quello che abbiamo trovato nel permafrost, batteri e frammenti di materiale biologico dagli oceani o dalle piante.
questo 18, Un campione di permafrost di 000 anni contiene milioni di particelle nucleanti di ghiaccio per grammo. Credito:Thomas Hill, CC BY-ND
La capacità di formare facilmente ghiaccio ha grandi conseguenze per le nuvole e il tempo.
La maggior parte delle volte, le gocce d'acqua trasportate dall'aria devono congelarsi prima di poter cadere a terra sotto forma di neve o pioggia. Le particelle nucleanti di ghiaccio consentono la formazione di nubi di ghiaccio a temperature dell'aria più calde del normale, fino a circa 28 gradi Fahrenheit. Senza queste particelle, una goccia d'acqua può raffreddarsi a circa 36 F negativi prima del congelamento. Quando le particelle nucleanti di ghiaccio sono in una nuvola, le gocce d'acqua si congelano più facilmente. Ciò può causare la pioggia o la neve della nuvola e scomparire prima, e riflettono meno luce solare.
Quello che ancora non si sa
Il nostro lavoro ha scoperto che ci sono molte di queste particelle nucleanti di ghiaccio nel permafrost in disgelo, il che è importante perché il permafrost copre il 24% della superficie terrestre esposta nell'emisfero settentrionale. La domanda ora è se queste particelle stanno entrando nell'atmosfera o no. Nessun altro ricercatore di cui siamo a conoscenza ha esaminato l'effetto del permafrost sulla formazione delle nuvole, oi meccanismi mediante i quali le particelle nucleanti dal permafrost si disperdono nell'aria.
Mentre il permafrost si scioglie, particelle nucleanti di ghiaccio stanno entrando nei fiumi, laghi e infine l'oceano. Credito:National Park Service/C.Ciancibelli tramite Wikimedia Commons
Ipotizziamo che le particelle nucleanti dal ghiaccio provenienti dallo scongelamento del permafrost possano entrare in laghi e fiumi, si dirigono verso le acque costiere dell'Oceano Artico e si estendono su vaste aree. Quindi, i venti potrebbero espellere queste particelle nucleanti di ghiaccio nell'aria, dove potrebbero aumentare il congelamento delle nuvole e influenzare il tempo.
Ci sono ancora tante incognite e tanto lavoro da fare.
Qual è il prossimo
Quest'estate, stiamo collaborando con i colleghi del laboratorio di ricerca e ingegneria delle regioni fredde di Fairbanks e del Centro nazionale per la ricerca atmosferica di Boulder, Colorado, partire per una spedizione di sei settimane nella tundra artica dell'Alaska. Raccoglieremo centinaia di campioni di permafrost, acqua del lago, acqua di fiume, campioni di acqua e aria dell'oceano costiero per vedere se sono presenti particelle nucleanti di ghiaccio dal permafrost, e in che quantità. Il nostro obiettivo è utilizzare questi risultati nei modelli per prevedere come lo scongelamento del permafrost potrebbe alterare le nuvole della regione.
Questo articolo è stato ripubblicato da The Conversation con una licenza Creative Commons. Leggi l'articolo originale. 
