O permafrost está derretendo no Ártico, liberando micróbios e materiais orgânicos que ficaram presos no solo congelado por milhares de anos. Crédito:NOAA via Wikimedia Commons
O permafrost - solo congelado no extremo norte - está derretendo, liberando gases de efeito estufa e micróbios perdidos há muito tempo. Mas uma coisa que os cientistas não estudaram extensivamente é se o permafrost contém certos tipos de partículas que podem afetar as nuvens e o clima.
Como cientistas atmosféricos, descobrimos em um estudo recente que o degelo do permafrost contém muitas partículas microscópicas de nucleação de gelo. Essas partículas facilitam o congelamento das gotículas de água; e se aqueles no permafrost ficarem no ar, eles podem afetar as nuvens do Ártico.
No verão de 2018, um de nós, Jessie Creamean, foi para Fairbanks, Alasca, e coletou amostras de permafrost de um túnel de pesquisa no subsolo. Essas amostras variaram de 18, 000 a 30, 000 anos de idade, e nossa equipe os testou para ver quantas partículas de nucleação de gelo estão escondidas no permafrost.
Acontece que o permafrost contém uma tonelada deles - até 100 milhões de partículas individuais altamente ativas por grama da maioria de micróbios mortos e pedaços de plantas. Esta densidade está no mesmo nível do que é encontrada em solos férteis, que são algumas das fontes mais concentradas de partículas de nucleação de gelo na Terra. Em todo o mundo, as partículas de nucleação de gelo normalmente desempenham um papel importante no comportamento da nuvem, e a força desse efeito ainda está sendo estudada.
O permafrost antigo pode ser acessado em túneis subterrâneos profundos. Crédito:Jessie Creamean, CC BY-ND
Por que isso importa
Ninguém ainda sabe se as partículas de gelo do permafrost estão entrando na atmosfera e afetando as nuvens. Mas a teoria de como as partículas nucleantes de gelo mudam as nuvens é compreendida.
As nuvens são compostas por bilhões de minúsculas gotículas de água ou cristais de gelo, frequentemente uma mistura de ambos. Uma nuvem é como uma floresta de árvores:todas as gotículas de água da nuvem requerem uma semente - uma minúscula partícula de aerossol - para se formar e crescer. Quase qualquer partícula de material da terra ou do oceano pode ser a semente de uma gota de nuvem líquida. Devido à sua capacidade única de alinhar as moléculas de água em uma grade semelhante ao gelo, eles ajudam o líquido super-resfriado em uma nuvem a congelar em temperaturas mais altas.
As partículas de nucleação de gelo são extremamente boas na formação de pequenos cristais de gelo - uma habilidade rara encontrada em menos de 1 em um milhão de todas as partículas flutuando no ar. Partículas de nucleação de gelo podem ser poeira mineral de desertos, partículas de solo de campos agrícolas ou - como o que encontramos no permafrost - bactérias e pedaços de material biológico de oceanos ou plantas.
Este 18, A amostra de permafrost com 000 anos de idade contém milhões de partículas de nucleação de gelo por grama. Crédito:Thomas Hill, CC BY-ND
A capacidade de formar gelo facilmente tem grandes consequências para as nuvens e o clima.
A maior parte do tempo, as gotas de água no ar precisam congelar antes que possam cair no solo como neve ou chuva. Partículas de nucleação de gelo permitem que nuvem de gelo se forme em temperaturas de ar mais quentes do que o normal, até cerca de 28 graus Fahrenheit. Sem essas partículas, uma gota de água pode super-resfriar até cerca de 36 F negativos antes de congelar. Quando as partículas de nucleação de gelo estão em uma nuvem, gotas de água congelam mais facilmente. Isso pode fazer com que a nuvem chova ou neve e desapareça mais cedo, e refletem menos luz solar.
O que ainda não se sabe
Nosso trabalho descobriu que há muitas dessas partículas de nucleação de gelo no degelo do permafrost, o que é importante porque o permafrost cobre 24% da superfície terrestre exposta no hemisfério norte. A questão agora é se essas partículas estão entrando na atmosfera ou não. Nenhum outro pesquisador que conhecemos olhou para o efeito do permafrost na formação de nuvens, ou os mecanismos pelos quais as partículas de nucleação de gelo do permafrost são transportadas pelo ar.
À medida que o permafrost descongela, partículas de nucleação de gelo estão entrando nos rios, lagos e, eventualmente, o oceano. Crédito:National Park Service / C.Ciancibelli via Wikimedia Commons
Nossa hipótese é que as partículas de nucleação de gelo do degelo do permafrost podem entrar em lagos e rios, chegam às águas costeiras do Oceano Ártico e se espalham por grandes áreas. Então, ventos podem ejetar essas partículas de nucleação de gelo no ar, onde eles poderiam aumentar o congelamento das nuvens e afetar o clima.
Ainda existem muitas incógnitas e muito trabalho a fazer.
Qual é o próximo
Este Verão, estamos nos unindo a colegas do Laboratório de Engenharia e Pesquisa de Regiões Frias em Fairbanks e do Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica em Boulder, Colorado, partir para uma expedição de seis semanas à tundra ártica do Alasca. Vamos coletar centenas de amostras de permafrost, água do lago, água do rio, amostras de água e ar do oceano costeiro para ver se as partículas de nucleação de gelo do permafrost estão presentes, e em que quantias. Nosso objetivo é usar essas descobertas em modelos para prever como o degelo do permafrost poderia alterar as nuvens da região.
Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original. 
