Quando il permafrost dell'Artico si scongelerà in futuro e quanto velocemente l'anidride carbonica che è stoccata nel terreno ghiacciato verrà liberata dal global warming è argomento di vivace dibattito tra gli scienziati del clima. Per rispondere a queste domande bisogna di capire i meccanismi che controllano la conversione del carbonio organico del suolo in CO2 e fino ad oggi i ricercatori credevano che ne fossero in gran parte responsabili i batteri. Ma uno studio pubblicato su Science da un team di ricercatori dell’università del Michigan dimostra per la prima volta che è la luce del sole, non l'attività microbica, a dominare la produzione di anidride carbonica nelle acque interne dell'Artico acque interne.
La principale autrice dello studio, la geochimica acquatica Rose Cory, spiega: «I nostri risultati suggeriscono che la luce solare, piuttosto che processi biologici, controlla il destino del carbonio rilasciato dai suoli in scongelamento del permafrost nelle acque superficiali artiche». Nel 2013 lo stesso team aveva pubblicato su Pnas uno studio che dimostrava l’estrema sensibilità alla luce solare del carbonio del permafrost scongelato dell'Alaska e affermava che può essere rapidamente convertito in biossido di carbonio.
La Cory dice che i due studi messi insieme indicano che «Potremmo vedere più anidride carbonica liberata dal disgelo del permafrost di quello che gente credesse in precedenza. Siamo in grado di dire che ora sappiamo che la luce solare gioca un ruolo chiave e che il carbonio liberato dal disgelo del permafrost è facilmente convertito in biossido di carbonio, una volta che è esposto alla luce del sole».
Il permafrost del mondo contiene il doppio della quantità di carbonio dell’atmosfera, quindi lo scongelamento del permafrost rappresenta una enorme preoccupazione per i climatologi che cercano di prevedere la tempistica e l'estensione del futuro riscaldamento causato dal continuo accumulo di Co2 e di altri gas serra.
Quando il permafrost si scioglie, il carbonio stoccato nel suolo non si trasforma immediatamente in CO2, deve essere disciolto nell’acqua e subire un trattamento chimico prima di venir rilasciato nell'atmosfera come CO2. Fino ad ora, gli scienziati credevano che i batteri fossero i principali responsabili di questo processo di conversione del carbonio organico disciolto in CO2 nei corsi d'acqua, laghi e fiumi artici.
Per verificare questa ipotesi il team di Cory ha analizzato campioni di acqua prelevati in tre anni da 135 laghi e 73 fiumi nella North Slope dell'Alaska, poi ha confrontato i livelli di fotodegradazione del carbonio, l’ ossidazione fotochimica o la trasformazione dovuta ai batteri. I ricercatori statunitensi hanno così scoperto che la fotodegradazione del carbonio incide fino a 19 volte di più dei batteri e che rappresenta dal 70 al 95% del carbonio trasformato in CO2 nei laghi e fiumi artici. La fotodegradazione del carbonio nel suolo rappresenta circa un terzo di tutta la CO2 rilasciata dalle acque superficiali nell'Artico.
Il coautore dello studio, il biologo evolutivo George Kling, evidenzia che «Il carbonio contenuto nel permafrost in disgelo può avere impatti globali sul cambiamento climatico, eppure i controlli sulla sua trasformazione e sul suo destino sono poco compresi. Il nostro studio dimostra che il trattamento fotochimico del carbonio nel suolo è un importante componente, appena misurata, del bilancio del carbonio artico».
Nella ricerca pubblicata su Pnas nel 2013, Cory ei suoi colleghi riportavano i luoghi della regione artica dell'Alaska dove il permafrost si sta sciogliendo e sta causando il collasso della superficie del terreno sovrastante, formando fori di erosione e frane ed esponendo i suoli a lungo sepolti.
La luce del sole, in particolare le radiazioni ultraviolette, possono degradare il carbonio organico del suolo direttamente in biossido di carbonio. Può anche alterare il carbonio rendendolo un cibo migliore per i batteri, che inspirano il carbonio più o meno allo stesso modo in cui le persone inspirano il carbonio nei prodotti alimentari ed espirano anidride carbonica come sottoprodotto.
Nei suoli esposti alla luce dal disgelo la conversione batterica del carbonio in anidride carbonica è superiore di almeno il 40% al carbonio che rimane al buio.
La ragione per la quale gli scienziati sono così interessati a tutto questo è che il disgelo del permafrost artico può potenzialmente creare un ciclo di “feedback positivo”: mentre la Terra si scalda a causa delle emissioni antropiche il permafrost si scongela rilasciando CO2, più CO2 accelera il riscaldamento della Terra, che accelera lo scioglimento dei suoli artici e rilascia ancora più anidride carbonica.
«Capire come il carbonio del permafrost viene convertito in CO2 e inserendo la trasformazione fotochimica nei modelli climatici è fondamentale per le previsioni di come il ciclo del carbonio nell'Artico risponderà e forse amplificherà il cambiamento climatico».
