Adega úmida. Meias velhas. Ovos podres. Esterco fumegante de vaca.

Acredite ou não, estes são os aromas de nossa pesquisa, que nos levou através do Ártico europeu do norte da Escandinávia a muitos cantos da Groenlândia. Estamos estudando a liberação de um determinado grupo de compostos da tundra ártica com o aquecimento do clima.

Em uma viagem, ajudamos alguns de nossos colegas a perfurar o solo congelado para recuperar um núcleo de permafrost, e notamos um forte, cheiro característico.

Podemos descrevê-lo melhor como um cheiro desagradável de ovos podres misturado com o cheiro fresco do solo após a chuva. E é esse fedor que nos leva a acreditar que há muito mais do que apenas dióxido de carbono e metano, ambos são gases de efeito estufa inodoros, sendo liberado para a atmosfera quando o permafrost descongela.

Então, trouxemos de volta um pouco do solo permafrost para nosso laboratório em Copenhagen. Colocamos as amostras em potes Mason, conectei-os a um analisador de gás extremamente sensível para ver o que eram esses gases.

Para nossa surpresa, encontramos não apenas alguns gases negligenciados, mas várias centenas de tipos diferentes de gases escorrendo do permafrost em degelo. Muitos deles realmente cheiram, mas no laboratório descobrimos muitos outros que são tão inodoros quanto invisíveis.

Vivendo no permafrost

Mas o que são esses gases? E de onde eles vêm? A resposta está na vida bacteriana escondida nesses solos congelados.

Os gases pertencem a um grupo de produtos químicos que são conhecidos coletivamente como compostos orgânicos voláteis ou VOCs, produzida por bactérias.

O solo permafrost pode parecer um lugar bastante inóspito, com temperaturas constantemente abaixo de zero. Mas, um único grama deste resfriado, O solo do Ártico pode conter milhões de bactérias.

A maioria sobrevive entrando em um estado dormente inativo metabolicamente, mas alguns deles se adaptaram às condições adversas e permanecem ativos. Por exemplo, algumas bactérias contêm proteínas anticongelantes que impedem a formação de cristais de gelo nas células, diminuindo o ponto de congelamento da água.

Na verdade, o permafrost hospeda uma grande diversidade de vida microbiana. Eles prosperam em veias de salmoura líquida que correm pelo solo congelado, onde o ponto de congelamento é menor devido à grande quantidade de sal. E eles também podem sobreviver no topo do permafrost, onde a água derretida do solo descongelado acima pode se infiltrar.

Bactéria pequena conversa

As bactérias provavelmente não experimentam dores de cabeça ou crises de meia-idade, e a vida como bactéria provavelmente não é tão complicada. Apesar disso, eles se comunicam entre si e com seus arredores.

As bactérias produzem VOCs para agir como sinais que permitem que outras bactérias saibam quando se reproduzir ou implantar medidas de defesa contra inimigos em potencial.

Outros VOCs são lançados para nenhum propósito específico. Eles são simplesmente um subproduto da evaporação ou uma miríade de outras atividades acontecendo nas comunidades microbianas.

Então, os gases permafrost que observamos em nosso experimento eram essencialmente produtos da velha comunicação bacteriana e atividade metabólica.

Embora a atividade bacteriana no permafrost seja muito baixa, esses gases podem se acumular ao longo do tempo. Conforme eles se acumulam lentamente, eles ficam presos nestes antigos solos permafrost, que pode ter milhões de anos e eventualmente acumular uma quantidade substancial de gás. Isso poderia explicar o grande, rápida liberação de gás que observamos no degelo.

Bar grátis no permafrost

Das centenas de VOCs que medimos, o etanol se destacou em particular, uma vez que representou 50 por cento da massa liberada do permafrost degelo.

O gás etanol indica processos de fermentação no permafrost congelado. A quantidade de etanol liberada foi impressionante e destaca a vulnerabilidade do permafrost e o possível impacto que esse reservatório de carbono poderia ter na química geral da atmosfera.

Se nós, como planeta, negligência em reduzir as emissões de gases de efeito estufa, então, o aquecimento global subsequente provavelmente levará 40-80 por cento dos solos permafrost próximos à superfície a degelar até o final deste século.

Supondo que todos os solos do permafrost emitam a mesma quantidade de etanol que observamos, o aquecimento do clima levará à liberação de 1, 000 bilhões de toneladas de etanol. Isso é equivalente a 21, 500 anos de emissões de tráfego de uma cidade do tamanho de Los Angeles, a cidade mais congestionada do mundo, assumindo que todos os carros usavam etanol como gasolina.

Como pelo menos parte da população humana, as bactérias também consomem etanol com avidez. O permafrost é coberto por uma camada de solo que descongela a cada verão - a chamada 'camada ativa'. A camada ativa do solo abriga uma comunidade microbiana ativa pronta para beber nos gases COV do permafrost, como o etanol, à medida que se difundem para cima para atingir a atmosfera.

VOCs no menu

Fomos capazes de observar esses gases porque cavamos no permafrost profundo e os trouxemos fisicamente à superfície. Nesse ponto, o solo congelado descongelou e os gases foram liberados.

Mas o que aconteceria na 'vida real', se os gases não fossem fisicamente perturbados dessa forma? Eles ainda alcançariam a superfície se fossem deixados para se difundir até a superfície por conta própria?

Embora os VOCs sejam liberados por algumas bactérias, eles podem ser comida para outros. Portanto, a questão era se os gases COV do permafrost seriam comidos por microorganismos que vivem na camada ativa do solo, e assim impedido de chegar à atmosfera?

Para testar isso, nós montamos outro experimento, no qual comparamos a liberação de VOCs de frascos de pedreiro com permafrost sozinho com frascos de pedreiro que continham permafrost e uma camada ativa de solo.

Vimos que a camada ativa foi colonizada por microorganismos sedentos, já que quase todos os COVs do permafrost nunca passaram pela camada ativa do solo.

Isso então significa, que COVs liberados por permafrost não afetarão a atmosfera?

Mais provável que não. O Ártico está experimentando um aquecimento climático duas vezes maior que o resto do planeta, e isso significa que o permafrost está descongelando com velocidade crescente.

O congelamento e descongelamento periódicos são processos poderosos que causam deslizamentos de terra e empurram as camadas mais profundas do solo para a superfície. Essa remodelação da paisagem expõe os solos permafrost congelados ao contato direto com a atmosfera, permitindo que os VOCs contornem as bactérias sedentas.

O solo afunda?

Também descobrimos outro processo importante:isto é, a capacidade das bactérias de consumir grandes quantidades de VOCs no solo acima do permafrost, mesmo em baixas temperaturas.

Como bactérias, árvores e outras plantas usam VOCs para fins de comunicação e defesa. E na verdade, A liberação de VOC das plantas é 10-1000 vezes maior em comparação com o solo.

COVs emitidos pela vegetação giram no ar perto do solo, antes que eles finalmente alcancem a atmosfera superior. Mas o que acontece quando esses VOCs pousam brevemente na superfície do solo?

Se o solo absorver efetivamente os VOCs emitidos pelas plantas e, assim, reduzir a liberação líquida de VOCs para a atmosfera, isso pode ter consequências para os VOCs na atmosfera.

VOCs afetam a atmosfera de várias maneiras, muitos dos quais não são totalmente compreendidos. Por exemplo, quando misturados com o escapamento do tráfego, os VOCs contribuem para a produção de poluição do ar. Eles também podem se unir para formar partículas minúsculas e até mesmo nuvens, que pode esfriar o planeta. Por outro lado, VOCs também podem aumentar as concentrações de metano e ozônio atmosféricos, que são gases de efeito estufa potentes.

Então, agora mesmo, estamos no laboratório realizando experimentos para descobrir precisamente como os VOCs são liberados do permafrost em diferentes situações para entender como isso pode mudar no futuro, à medida que o clima continua a aquecer.

COVs atenuam ou aceleram o aquecimento do clima

Cientistas do clima estão interessados ​​em VOCs, porque podem alterar o equilíbrio físico e químico da atmosfera.

Dependendo dos compostos específicos, condições meteorológicas, e com quais outros gases eles são misturados no ar, Os VOCs podem ter um impacto de aquecimento ou resfriamento no clima.

Os VOCs facilitam o crescimento das partículas atmosféricas e induzem a formação de nuvens que resfriam o clima refletindo a radiação solar de volta ao espaço.

Por outro lado, VOCs podem contribuir para a formação de ozônio ao nível do solo, que é um gás de efeito estufa. As reações das quais os VOCs participam também podem prolongar a vida útil do metano, outro gás de efeito estufa. Isso tem o potencial de amplificar o aquecimento do clima.

Esta história foi republicada por cortesia da ScienceNordic, a fonte confiável de notícias científicas em inglês dos países nórdicos. Leia a história original aqui.