ดินเยือกแข็งของโลกกักเก็บคาร์บอนไว้มากมาย จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อมันละลาย?
เช่นเดียวกับแมลงปอยักษ์ เฮลิคอปเตอร์บินโฉบผ่านแนวคลื่นของทุนดราทัสซอคกี้ จากนั้นแตะลงที่ทะเลสาบวูลเวอรีน หนึ่งในกลุ่มทะเลสาบกาต้มน้ำใกล้กับสถานี Toolik Field บนทางลาดเหนือของอะแลสกา ก่อนที่ใบมีดจะหยุดหมุน Rose Cory นักธรณีเคมีทางน้ำจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนในแอนอาร์เบอร์ก็แกว่งไปมาอย่างสง่างามกับพื้นและตรงไปยังจุดที่เมื่อสี่ปีที่แล้วก้อนน้ำแข็งใต้ดินเริ่มละลายทำให้เกิดความชัน , ลาดตลิ่งตกน้ำ. ทะเลสาบสะท้อนเงามืดหม่นของเมฆที่หมุนวนอยู่ด้านบน พื้นผิวของทะเลสาบถูกลมพัดปลิว
คอรีพาฉันมาที่นี่เพราะการตกต่ำเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของสิ่งที่ปกติไม่สามารถเข้าถึงได้ที่เธอศึกษา ชุ่มฉ่ำไปด้วยน้ำที่หลอมละลาย ช็อกโกแลต goop brim กับเศษเล็กเศษน้อยของสิ่งมีชีวิตที่ครั้งหนึ่งเคยถูกแสงแดดหรืออากาศหรือน้ำไหลเป็นเวลาหลายศตวรรษ อาจจะเป็นพันปี ซากพืชและซากสัตว์ที่ยังคงลึกกว่าซึ่งมีอายุนับหมื่นปี ย้อนหลังไปถึงสมัยไพลสโตซีน เมื่อกระทิงบริภาษและแมมมอธขนปุยได้เดินเตร่ไปทั่วบริเวณที่ไม่มีต้นไม้ซึ่งทอดยาวจากที่นี่ข้ามสะพาน Bering Land ไปจนถึงไซบีเรีย
สักครู่เรายืนอยู่ที่นั่นจ้องมองไปที่แผลดิบ บางครั้ง Cory เงยหน้าขึ้นเพื่อสแกนแนวชายฝั่งเพื่อหาผู้มาเยือนที่มีขนยาว แม้ว่าเราจะอยู่ใกล้กับสถานีภาคสนาม แต่เราก็ยังอยู่ในพื้นที่ป่า โดยไม่มีถนนหรือทางเดินหรือที่หลบภัย เป็นเวลาหลายปีที่นักวิจัยรู้จักทะเลสาบเพียงตัวเลขเท่านั้น มันได้รับชื่อเล่นในปี 2013 เมื่อนักวิจัยรุ่นเยาว์สามคนลากเครื่องมือของพวกเขาเกือบแปดกิโลเมตรข้ามประเทศเพื่อวัดการตกต่ำที่เพิ่งค้นพบและเห็นวูล์ฟเวอรีนวนรอบกวางคาริบูที่ได้รับบาดเจ็บ
Wolverine Lake ล้อมรอบด้วยคลาวด์เบอร์รี่ ต้นเบิร์ชแคระ และต้นวิลโลว์ หมอบอยู่ในเงามืดของเทือกเขาบรูคส์ที่ปกคลุมไปด้วยหิมะ ห่างออกไปกว่าครึ่งกิโลเมตรเล็กน้อย ก่อตัวขึ้นในระหว่างการถอยของก้อนน้ำแข็งขนาดยักษ์ซึ่งเมื่อ 60,000 ปีก่อน เคลื่อนตัวจากที่มั่นในภูเขาที่ลุกเป็นไฟจนเต็มหุบเขาของแม่น้ำสะควานิร์กต็อกหรือที่เรียกกันทั่วไปว่า “แซก” เข้าไป ซึ่งกระแสน้ำออกของทะเลสาบตอนนี้ระบายออก แนวชายฝั่งที่ไม่สม่ำเสมอยังคงมีร่องรอยรูปร่างของเศษน้ำแข็งสีน้ำตาลแดงที่หล่อหลอมเป็นแอ่งคล้ายชาม น้ำแข็งที่ถูกฝังไว้ซึ่งทำให้เกิดการตกต่ำนั้นเป็นอีกส่วนหนึ่งของโลกที่หายสาบสูญไปนาน เช่นเดียวกับหินบนพื้นดินธารน้ำแข็งและเศษอินทรีย์ที่ไหลลงสู่น้ำ
สำหรับผู้ที่ชอบคอรีที่รู้วิธีแยกวิเคราะห์ การตกต่ำนี้เป็นที่มาของความประหลาดใจ มีพอร์ทัลที่ยั่วเย้าสู่โลกที่ซ่อนเร้นของ permafrost ซึ่งเป็นกลุ่มดินที่เยือกแข็งตลอดกาลซึ่งอยู่ภายใต้พื้นที่วงกลมที่มีขนาดมากกว่าสองเท่าของทวีปอเมริกา ภูมิภาคนี้กำลังร้อนขึ้นเป็นสองเท่าของอัตราเฉลี่ยทั่วโลก โดยมีผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อความเสถียรของดินเยือกแข็งและทั้งหมดที่มีอยู่ ทั้งขนาดเล็กและขนาดใหญ่พร้อมที่จะโผล่ออกมาจากโดเมนเจลนี้ จากแบคทีเรียที่อาศัยอยู่ในดินทั่วไป ไปจนถึงซากสัตว์ที่เกือบจะไม่บุบสลายของเมกาฟาอูน่ายุคน้ำแข็ง อย่างไรก็ตาม สิ่งที่สำคัญที่สุดคือคาร์บอนที่เก็บไว้ในชั้นน้ำแข็งของใบ ลำต้น และรากที่อยู่ใต้ฝ่าเท้าของเรา
“คิดถึงชาสักถ้วย” คอรีแนะนำ สารอินทรีย์ที่อุดมด้วยคาร์บอนซึ่งตกต่ำลงไปในทะเลสาบมีขนาดเล็กเกินกว่าจะกรองออกด้วยตัวกรอง แต่ก็เพียงพอแล้วที่จะให้สีสันและรสชาติได้ ตัวอย่างน้ำที่รวบรวมจากทะเลสาบ ลำธาร และแม่น้ำที่นี่บ่งชี้ว่าน้ำกลั่นที่ซึมผ่านชั้นดินเยือกแข็งที่สัมผัสใหม่นั้นแตกต่างอย่างมากจากความสูงชันที่มาจากชั้นดินตื้นที่ละลายและแข็งตัวอีกครั้งตามวัฏจักรธรรมชาติของฤดูกาล
ในตอนแรก นี่อาจดูเหมือนเป็นมากกว่าเรื่องลี้ลับเล็กน้อยสำหรับการแลกเปลี่ยนเรื่องไม่สำคัญในห้องอาหาร Toolik ทว่าลายเซ็นโปรตีนของดินเยือกแข็งที่สังเกตได้ชัดเจนเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจว่าการเปลี่ยนแปลงของภูมิประเทศอันกว้างใหญ่นี้อาจหมายถึงอะไร—ไม่ใช่แค่สำหรับอาร์กติก แต่สำหรับทั้งโลก การวิจัย Cory ดำเนินการในระดับโมเลกุลที่พิถีพิถันเป็นเพียงส่วนหนึ่งของงานที่มีขนาดใหญ่ขึ้นโดยมุ่งเป้าไปที่การตอบคำถามที่สำคัญมากขึ้น ทั่วโลก ดินที่เย็นยะเยือกของฟาร์นอร์ธกักเก็บคาร์บอนที่หมุนเวียนอยู่ในชั้นบรรยากาศเกือบสองเท่าแล้วในรูปของคาร์บอนไดออกไซด์ที่ดักจับความร้อน ซึ่งมากพอที่จะขับเคลื่อนระบบสภาพอากาศเข้าสู่ดินแดนที่โลกไม่เคยมีประสบการณ์มาก่อนนับล้านปี
แต่คาร์บอนเดินทางบนทางหลวงที่มองไม่เห็นโดยมีทางลาดขึ้นและลงหลายทาง บางแห่งนำไปสู่ชั้นบรรยากาศ บางแห่งอยู่ห่างจากทางลาด การหาสิ่งนี้ทำให้เกิดชุดการคำนวณที่ซับซ้อนอย่างยิ่งยวด เพื่อที่จะใส่ตัวเลข นักวิทยาศาสตร์อย่างคอรีต้องเข้าใจกระบวนการทางชีววิทยาและเคมีที่ควบคุมเส้นทางที่คาร์บอนจะผ่านเข้าไปในดินและน้ำผิวดินก่อน ในขณะที่การละลายในอดีตที่เก็บรักษาไว้เริ่มละลายและเริ่มสลายตัว Cory สงสัยว่าคาร์บอนนั้นจะจบลงในชั้นบรรยากาศมากแค่ไหน? และเร็วแค่ไหน?
ในการมองดูดินเยือกแข็งจากด้านล่าง ฉันได้ไปเที่ยว “อุโมงค์ดินเยือกแข็ง” ที่เจาะเข้าไปในเนินเขานอกเมืองแฟร์แบงค์ รัฐอะแลสกา โดยห้องปฏิบัติการวิจัยและวิศวกรรม Cold Regions ของกองทหารวิศวกรของสหรัฐฯ เก็บในอุณหภูมิที่เย็นจัด -4 °C มีกลิ่นที่ชวนให้นึกถึงสิ่งสกปรกในสวน ที่นั่น ฝังอยู่ในเมทริกซ์ของตะกอนน้ำแข็ง ฉันเห็นกระดูกของแมมมอธ เขาของวัวกระทิง และรากและใบของหญ้าแฝกที่เติบโตที่นี่เมื่อกว่า 30,000 ปีที่แล้ว ฉันยังเห็นก้อนหิน กรวด และก้อนน้ำแข็งสีเข้มที่ส่องประกายด้วยแสงประดิษฐ์
วัสดุผสมที่แข็งและต่างกันนี้เป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาเศรษฐกิจทั้งในแถบอาร์กติกและอนุภูมิภาคอาร์คติกมาช้านาน คนงานเหมืองทองคำที่แห่กันไปที่อลาสก้าและยูคอนแคนาดาโดยหวังว่าจะได้รับโชคลาภในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 20 ต้องใช้ไฟฟืน น้ำร้อน และไอน้ำเพื่อละลายกรวดที่มีทองคำ ผู้จัดการทั่วไปของบริษัทเหมืองแร่แห่งหนึ่งบ่นว่า “ทนทานต่อการขุดลอกได้พอๆ กับคอนกรีตเสริมเหล็กจำนวนมาก” แม้ว่าความยากลำบากไม่ได้หยุดบริษัทดังกล่าวจากการซื้อและดำเนินการตามคำเรียกร้องของผู้วาง
ทว่าในขณะที่การตกต่ำที่ทะเลสาบวูล์ฟเวอรีนแสดงให้เห็น ดินเยือกแข็งมีส้นเท้าอคิลลีสธรณีฟิสิกส์ เมื่ออุณหภูมิใต้ผิวดินเคลื่อนตัวสูงกว่าจุดเยือกแข็ง น้ำแข็งที่อยู่ในนั้นก็จะละลายและไหลออกไป ในที่ราบสูง เช่นเดียวกับรอบๆ ทะเลสาบวูล์ฟเวอรีน น้ำแข็งนี้มักจะเป็นมรดกตกทอดจากน้ำแข็ง ที่อื่นมาจากฝนและหิมะละลายที่ค่อยๆ ไหลลงมาผ่านเครือข่ายของรอยแตกที่พื้นผิวและถูกแช่แข็ง บางส่วนของ permafrost มีเกล็ดน้ำแข็งเพียงเล็กน้อย แทบจะไม่เพียงพอที่จะหล่อเลี้ยงดินที่ละลายได้ อื่น ๆ ถูกใส่น้ำมันด้วยลิ่มขนาดใหญ่ที่สามารถวัดได้ตั้งแต่สามเมตรขึ้นไป
