Κύκλος άνθρακα σε μόνιμα παγωμένο έδαφος

Ο κύκλος του άνθρακα σε μόνιμα παγωμένο έδαφος (γνωστός, επίσης, ως Αρκτικός κύκλος άνθρακα), είναι η μεταφορά άνθρακα από τα παγωμένα εδάφη στη χλωρίδα και τους μικροοργανισμούς, στη συνέχεια στην ατμόσφαιρα, έπειτα πίσω στη χλωρίδα και τελικά πίσω στο μόνιμα παγωμένο έδαφος. Ο Αρκτικός κύκλος άνθρακα αποτελεί ένα τμήμα του ολικού (παγκοσμίου) κύκλου του άνθρακα.

Τα μόρια με βάση τον άνθρακα είναι ζωτικής σημασίας για τη ζωή στη Γη, επειδή είναι το κύριο συστατικό πολλών βιολογικών ενώσεων. Στην ατμόσφαιρα της Γης, ο άνθρακας υπάρχει είτε με τη μορφή διοξειδίου του άνθρακα (CO2) είτε με τη μορφή μεθανίου (CH4).

Το διοξείδιο του άνθρακα εξέρχεται από την ατμόσφαιρα μέσω της φωτοσύνθεσης (ενσωμάτωση στους φυτικούς οργανισμούς), της κατακρήμνισης και άλλων μέσων. Τελικά τα φυτά και τα ζώα πεθαίνουν και ο άνθρακας επιστρέφει στο έδαφος. Ένα ποσοστό του οργανικού άνθρακα παραμένει στο έδαφος, ενώ κάποιο απελευθερώνεται πίσω στην ατμόσφαιρα μέσω της εξάτμισης και της διαπνοής.

Τα μόνιμα παγωμένα εδάφη παραμένουν σε παγωμένη κατάσταση για μεγάλες χρονικές περιόδους (χιλιετίες) και συνεπώς διατηρούν αποθηκευμένες μεγάλες ποσότητες παγωμένου οργανικού άνθρακα. Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην γνωρίζουν την ακριβή ποσότητα άνθρακα που περιέχεται σε όλο τον όγκο των μόνιμα παγωμένων εδαφών του πλανήτη, αλλά περίπου 1670 δισεκατομμύρια τόνοι άνθρακα είναι αποθηκευμένοι στα μόνιμα παγωμένα εδάφη που βρίσκονται σε μεγάλα γεωγραφικά πλάτη- ποσότητα διπλάσια από την ποσότητα του άνθρακα που περιέχεται στην ατμόσφαιρα.

Καθώς το μόνιμα παγωμένο έδαφος τήκεται εξαιτίας της υπερθέρμανσης του πλανήτη, η παγωμένη οργανική ύλη μέσα σε αυτό τήκεται, επίσης, και αρχίζει να αποσυντίθεται. Οι μικροοργανισμοί στο έδαφος μεταβολίζουν το υλικό και παράγουν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα και μεθανίου, οι οποίες διοχετεύονται μέσω του εδάφους και του νερού πίσω στην ατμόσφαιρα.

Η ποσότητα του διοξειδίου του άνθρακα και του μεθανίου που απελευθερώνεται από το μόνιμα παγωμένο έδαφος, αυξάνεται κάθε χρόνο. Υπάρχει, επίσης, η πιθανότητα να απελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα άνθρακας ο οποίος έχει αποθηκευτεί σε μόνιμα παγωμένα εδάφη για χιλιετίες. Καθώς το διοξείδιο του άνθρακα και το μεθάνιο συσσωρεύονται στην ατμόσφαιρα, αυτά τα αέρια θερμοκηπίου μπορούν να επιταχύνουν την υπερθέρμανση του πλανήτη και μπορεί, επίσης, να οδηγήσουν σε απότομες εκλύσεις μεγάλων ποσοτήτων μεθανίου.

Σύμφωνα με πρόσφατη μελέτη, μέχρι το 2050, έως και 55 δισεκατομμύρια τόνοι άνθρακα θα έχουν απελευθερωθεί από το έδαφος (ποσότητα που αντιστοιχεί σε 200 δισεκατομμύρια τόνους διοξειδίου του άνθρακα).