El permafrost se está derritiendo en el Ártico, liberando microbios y materiales orgánicos que han estado atrapados en el suelo congelado durante miles de años. Crédito:NOAA a través de Wikimedia Commons
El permafrost, suelo congelado en el extremo norte, se está derritiendo, liberando gases de efecto invernadero y microbios perdidos hace mucho tiempo. Pero una cosa que los científicos no han estudiado extensamente es si el permafrost contiene ciertos tipos de partículas que podrían afectar las nubes y el clima.
Como científicos atmosféricos, En un estudio reciente, descubrimos que el deshielo del permafrost contiene muchas partículas microscópicas que nuclean el hielo. Estas partículas facilitan la congelación de las gotas de agua; y si los que están en el permafrost se elevan por el aire, podrían afectar las nubes árticas.
En el verano de 2018, uno de nosotros, Jessie Creamean, fue a Fairbanks, Alaska, y recogí muestras de permafrost de un túnel de investigación subterráneo. Estas muestras oscilaron entre 18, 000 a 30, 000 años, y nuestro equipo los probó para ver cuántas partículas nucleantes de hielo se esconden en el permafrost.
Resulta que el permafrost contiene una tonelada de ellos:hasta 100 millones de partículas individuales altamente activas por gramo de microbios y trozos de plantas en su mayoría muertos. Esta densidad está a la par con la que se encuentra en suelos fértiles, que son algunas de las fuentes más concentradas de partículas nucleantes de hielo en la Tierra. En todas partes del mundo, Las partículas que nuclean el hielo suelen desempeñar un papel importante en el comportamiento de las nubes. y aún se está estudiando la fuerza de ese efecto.
Se puede acceder al antiguo permafrost en túneles subterráneos profundos. Crédito:Jessie Creamean, CC BY-ND
Por que importa
Nadie sabe aún si las partículas que nuclean el hielo del permafrost están ingresando a la atmósfera y afectando a las nubes. Pero se comprende la teoría de cómo las partículas nucleantes de hielo cambian las nubes.
Las nubes están formadas por miles de millones de pequeñas gotas de agua o cristales de hielo, a menudo una mezcla de ambos. Una nube es como un bosque de árboles:todas las gotas de agua de la nube requieren una semilla, una pequeña partícula de aerosol, para formarse y crecer. Casi cualquier pequeña partícula de material de la tierra o el océano puede ser la semilla de una gota de nube líquida. Debido a su capacidad única de alinear las moléculas de agua en una cuadrícula similar a hielo, ayudan a que el líquido sobreenfriado en una nube se congele a temperaturas más cálidas.
Las partículas nucleantes de hielo son extremadamente buenas para formar pequeños cristales de hielo, una habilidad poco común que se encuentra en menos de 1 en un millón de todas las partículas que flotan en el aire. Las partículas que nuclean el hielo pueden ser polvo mineral de los desiertos, motas de tierra de campos agrícolas o, como lo que encontramos en el permafrost, bacterias y trozos de material biológico de océanos o plantas.
Este 18, Una muestra de permafrost de miles de años contiene millones de partículas nucleantes de hielo por gramo. Crédito:Thomas Hill, CC BY-ND
La capacidad de formar hielo fácilmente tiene grandes consecuencias para las nubes y el clima.
La mayor parte del tiempo Las gotas de agua en el aire deben congelarse antes de que puedan caer al suelo en forma de nieve o lluvia. Las partículas que nuclean el hielo permiten que el hielo de las nubes se forme a temperaturas del aire más cálidas de lo normal, hasta alrededor de 28 grados Fahrenheit. Sin estas partículas, una gota de agua puede sobreenfriarse a unos 36 F negativos antes de congelarse. Cuando las partículas nucleantes de hielo están en una nube, las gotas de agua se congelan más fácilmente. Esto puede hacer que la nube llueva o nieve y desaparezca antes, y reflejan menos luz solar.
Lo que aún no se sabe
Nuestro trabajo descubrió que hay muchas de estas partículas nucleantes de hielo en el deshielo del permafrost, lo cual es importante porque el permafrost cubre el 24% de la superficie terrestre expuesta en el hemisferio norte. La pregunta ahora es si estas partículas están entrando en la atmósfera o no. Ningún otro investigador que conozcamos ha analizado el efecto del permafrost en la formación de nubes, o los mecanismos por los cuales las partículas nucleantes de hielo del permafrost se transportan por el aire.
A medida que el permafrost se derrite, las partículas que nuclean el hielo están llegando a los ríos, lagos y eventualmente el océano. Crédito:Servicio de Parques Nacionales / C.Ciancibelli a través de Wikimedia Commons
Suponemos que las partículas que nuclean el hielo del deshielo del permafrost podrían llegar a los lagos y ríos, se dirigen a las aguas costeras del Océano Ártico y se extienden por grandes áreas. Luego, los vientos podrían expulsar estas partículas nucleantes de hielo en el aire, donde podrían aumentar la congelación de las nubes y afectar el clima.
Aún quedan muchas incógnitas y mucho trabajo por hacer.
Que sigue
Este verano, estamos formando equipo con colegas del Laboratorio de Ingeniería e Investigación de las Regiones Frías en Fairbanks y el Centro Nacional de Investigación Atmosférica en Boulder, Colorado, para emprender una expedición de seis semanas a la tundra ártica de Alaska. Recolectaremos cientos de muestras de permafrost, agua de lago, agua de rio, muestras de agua y aire de los océanos costeros para ver si hay partículas nucleantes de hielo del permafrost presentes, y en que cantidades. Nuestro objetivo es utilizar estos hallazgos en modelos para predecir cómo el deshielo del permafrost podría alterar las nubes de la región.
Este artículo se vuelve a publicar de The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
