Imagine 500 milhões de carros empilhados em fileiras. Isso é quanto carbono - cerca de 1, 000 petagramas, ou um bilhão de toneladas métricas - está trancado no permafrost ártico.

Atualmente, os cientistas estimam que 5 a 15% do carbono armazenado nos solos permafrost superficiais podem ser emitidos como o gás de efeito estufa dióxido de carbono em 2100, dada a atual trajetória do aquecimento global. Esta emissão, estimulado pela ação microbiana, pode levar a 0,3 a 0,4 graus Celsius de aquecimento global adicional.

Mas essa estimativa está perdendo um caminho crucial pelo qual o dióxido de carbono pode estar entrando na atmosfera:a luz solar.

De acordo com um estudo da Universidade de Michigan, o carbono orgânico no degelo de solos permafrost liberados em lagos e rios pode ser convertido em dióxido de carbono pela luz solar, um processo conhecido como fotomineralização.

A pesquisa, liderado pela geoquímica aquática Rose Cory, descobriu que o carbono orgânico do degelo do permafrost é altamente suscetível à fotomineralização por luz ultravioleta e visível, e pode contribuir com mais 14% de dióxido de carbono para a atmosfera. O estudo de sua equipe foi publicado na revista Cartas de pesquisa geofísica .

"Apenas recentemente os modelos climáticos globais incluíram gases de efeito estufa do degelo de solos permafrost. Mas nenhum deles contém essa via de feedback, "disse Cory, professor associado de ciências terrestres e ambientais.

"Para obter um número de quanto carbono pode ser liberado de solos permafrost por meio da oxidação, temos que entender quais são os processos e qual é a escala de tempo:talvez este carbono seja tão resistente à oxidação que, mesmo se descongelado, simplesmente fluiria para o oceano Ártico e seria enterrado em outro freezer. "

Esse caminho tem sido debatido porque medir como a luz solar degrada o carbono do solo é difícil. Cada comprimento de onda de luz tem um efeito diferente no carbono orgânico do solo, assim como o nível de ferro no solo. Para medir com precisão como o dióxido de carbono é emitido quando o carbono orgânico é exposto à luz solar, Collin Ward, co-autor de Cory, um cientista da Woods Hole Oceanographic Institution e U-M alum, desenvolveu um método para medir o efeito de cada comprimento de onda no carbono orgânico do solo. Para fazer isso, ele construiu um novo instrumento que usa luzes LED para imitar diferentes comprimentos de onda do sol.

"Este novo método baseado em LED torna muito mais fácil e barato descobrir como as reações impulsionadas pela luz variam para os diferentes comprimentos de onda do sol, "Ward disse." Depois de construir o instrumento, liguei imediatamente para Rose e disse a ela que queria primeiro usá-lo em amostras de permafrost.

Os pesquisadores colocaram carbono orgânico lixiviado de amostras de solo de seis locais do Ártico no instrumento, e então sujeitou as amostras à luz LED. Após a exposição à luz, eles extraíram o dióxido de carbono criogenicamente e usaram um espectrômetro de massa para medir a idade e a quantidade de dióxido de carbono liberado pelo carbono do solo.

Eles descobriram que não apenas o comprimento de onda da luz solar impactou a quantidade de dióxido de carbono liberado, a quantidade de ferro na amostra também o fez. O ferro atuou como um catalisador, aumentando a reatividade do solo.

"O que há muito suspeitamos é que o ferro catalisa esse processo impulsionado pela luz do sol, e isso é exatamente o que nossos resultados mostram, "Cory disse." À medida que a quantidade total de ferro aumenta, a quantidade de dióxido de carbono aumenta. "

A equipe de Cory também usou a datação de carbono para envelhecer o carbono orgânico do solo e o dióxido de carbono emitido por ele para demonstrar que essa oxidação estava acontecendo com o permafrost antigo, não apenas solo que descongela anualmente. Isso é importante porque o solo que descongela anualmente liberaria uma quantidade muito menor de dióxido de carbono do que o que está disponível no permafrost.

Os pesquisadores descobriram que era entre 4, 000 e 6, 300 anos, e ao demonstrar a idade do solo, eles mostram que o carbono do permafrost é suscetível, ou lábil, à oxidação em dióxido de carbono.

"Não só temos a primeira medição específica de comprimento de onda dessa reação impulsionada pela luz do sol, mas também temos a verificação de que é o carbono antigo que é oxidado a dióxido de carbono, "Podemos eliminar qualquer dúvida de que a luz do sol oxidará o carbono antigo e mostramos o que está controlando esse processo - é o ferro que catalisa a oxidação do carbono antigo (ou velho) pela luz do sol."

Incluir a descoberta da equipe U-M nos modelos de mudança climática significa que - conservadoramente - pode haver uma liberação de 6% dos 100 bilhões de toneladas métricas de carbono atualmente armazenados no permafrost ártico. Se 6% não parece muito, considere que é o equivalente em carbono de aproximadamente 29 milhões de carros evaporando para a atmosfera.