Το Τουκπαλίρικ Κρικ ρέει με πορτοκαλί χρώμα σε μια περιοχή όπου το μόνιμα παγωμένο έδαφος λιώνει

Επιστήμονες σε ένα «καμένο» σημείο, όπου το νερό που αναβλύζει είναι τόσο όξινο ώστε σκοτώνει τη βλάστηση

Στα εκατοντάδες μέτρα του μόνιμα παγωμένου υπεδάφους υπάρχει φυτικό και ζωικό υλικό που περιέχει διπλάσια ποσότητα άνθρακα απ' όση περιέχει σήμερα η ατμόσφαιρα. Οταν το υπέδαφος λιώνει, τότε τα μικρόβια αρχίζουν να μεταβολίζουν αυτό το υλικό, παράγοντας διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο, μαζί με μια χαρακτηριστική μυρωδιά λαχανικών που σαπίζουν. Ο πάγος αυτός κρύβει και άλλες εκπλήξεις. Το 2016, στη Ρωσία, παγωμένα μικρόβια άνθρακα (της επικίνδυνης ασθένειας) που επανενεργοποιήθηκαν οδήγησαν στον θάνατο ενός 12χρονου παιδιού. Μπορεί επιπλέον να απελευθερωθούν ιοί από το παρελθόν καθώς και τοξικές ενώσεις του υδραργύρου.

Οι ερευνητές εξέτασαν το ενδεχόμενο η μεταβολή στα ποτάμια της Αλάσκας να οφείλεται στη δράση μικροβίων μέσα στο υπέδαφος που έλιωσε. Κατά τη βιολογική διάσπαση οργανικών ενώσεων παράγονται ενδιάμεσα προϊόντα που συμμετέχουν σε οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις με το οξυγόνο του αέρα. Εκεί όμως που δεν υπάρχει ελεύθερο οξυγόνο, ο μεταβολισμός των βακτηρίων μπορεί να οδηγήσει στην αναγωγή (δηλαδή στη χρήση ως οξειδωτικού) άλλων ουσιών, όπως ο φωσφόρος ή και στην αναγωγή του οξειδωμένου σιδήρου, που μαζί με οργανικές ουσίες και ενώσεις του μαγγανίου δίνουν στο χώμα το καφέ του χρώμα.

Η χρήση οξειδωμένου σιδήρου από τα βακτήρια θα μπορούσε να είναι μια εξήγηση για το χρώμα των ποταμών, καθώς οι ανηγμένες παραλλαγές του δίνουν ενώσεις διαλυτές στο νερό. Αν υπόγεια ύδατα πλούσια σε τέτοιες ενώσεις αποχυθούν σε ένα καλά οξυγονωμένο ρεύμα νερού, όπως αυτό των ρυακιών και των ποταμών της Αλάσκας, τότε οξειδώνονται και πάλι, παίρνοντας πορτοκαλί - καφέ χρώμα, θολώνοντας το νερό ως αιωρούμενα σωματίδια σκουριάς. Πράγματι, επιτόπια έρευνα στην περιοχή οδήγησε στον εντοπισμό σε ορισμένα σημεία σε βάθος 1,5 μέτρου, χώματος με γκρι χρώμα (χαρακτηριστικό ενώσεων του ανηγμένου σιδήρου). Οι υπόγειες ροές νερού μπορεί να ξύπνησαν γεωχημικές διεργασίες που ήταν αδρανείς επί χιλιάδες χρόνια, ακριβώς επειδή το έδαφος ήταν παγωμένο.

Η επιτόπια έρευνα οδήγησε στον εντοπισμό αρκετών σημείων που η βλάστηση φαινόταν σα να έχει καεί. Κάτω από τα μαύρα σημεία, μια πορτοκαλί γλίτσα κάλυπτε τα βράχια, ενώ το pH του νερού, που έρρεε σχηματίζοντας πολύ μικρά ρυάκια, ήταν μόλις 3,5, δηλαδή εξαιρετικά όξινο. Αντίθετα η σκουριά σε αυτό το νερό ήταν περιορισμένη, καθώς μεγάλο μέρος του σιδήρου ήταν ακόμη σε διάλυση. Αν τα μικρόβια μπορούν να δώσουν μια εξήγηση για το πορτοκαλί χρώμα, δεν μπορούν να εξηγήσουν την τόσο υψηλή οξύτητα. Γι' αυτήν πρέπει να ευθύνονται τα αποθέματα ορυκτού πυρίτη (ένωση σιδήρου και θείου) που υπάρχουν στην περιοχή.

Οταν μια ένωση του θείου (σουλφίδιο) εκτεθεί στο νερό και το οξυγόνο, το θείο μπορεί να ενωθεί με υδρογόνο και οξυγόνο σχηματίζοντας θειικό οξύ. Η ρύπανση με οξέα και μέταλλα, συμπεριλαμβανόμενου του σιδήρου, είναι γνωστό πρόβλημα στα ορυχεία και στις λίμνες αποβλήτων της εξόρυξης. Η όξινη απορροή συμβαίνει και χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση, όταν ροές νερού διαβρώνουν πετρώματα σουλφιδίων. Η τήξη του υπεδάφους μπορεί να επιτρέπει στο οξυγονωμένο επιφανειακό νερό να φτάσει ως τα πλούσια σε πυρίτες πετρώματα για πρώτη φορά τις τελευταίες χιλιετίες, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό θειικού οξέος και την οξείδωση του υπολειπόμενου σιδήρου, που κανονικά θα καταβυθιζόταν ως σκουριά. Ομως, το οξύ είναι ικανό να διαλύσει τον οξειδωμένο σίδηρο, επιτρέποντάς του να διαλυθεί μέσα στα υπόγεια νερά, με την ανηγμένη του μορφή. Μπορεί φυσικά να διαλύσει και άλλα μεταλλεύματα, όπως του χαλκού, του ψευδαργύρου, του καδμίου, του μολύβδου και του αρσενικού, με τα τρία τελευταία πολύ γνωστά για την τοξικότητά τους. Υπάρχουν περιοχές που τα αποθέματα σουλφιδίων τους είναι ικανά να τροφοδοτούν αυτές τις χημικές αντιδράσεις επί χιλιετίες. Η απορροή τελικά καταλήγει στη θάλασσα, διασπείροντας το πρόβλημα σε μεγαλύτερη κλίμακα. Ωστόσο, όταν εξαντληθούν αυτά τα αποθέματα, το πιθανότερο είναι το φυσικό περιβάλλον και τα οικοσυστήματα που υποστήριζε να ανακάμψουν.

Τυλιγμένο με ένα πυκνό νέφος σκόνης και αερίων, ένα άστρο που σχηματίστηκε πρόσφατα εκλύει υπερηχητικά ρεύματα υλικών, τα οποία εκτείνονται χιλιάδες φορές την απόσταση μεταξύ Γης και Ηλιου, σε αυτήν τη φωτογραφία από το διαστημικό τηλεσκόπιο Τζέιμς Γουέμπ (αριστερά). Διατάξεις σαν αυτή ονομάζονται αντικείμενα Χέρμπιγκ-Χάρο και σχηματίζονται όταν ύλη, που κινείται γρήγορα, καθώς εκλύεται από πρωτοαστέρες, συγκρουστεί με περιβάλλουσα σκόνη και αέρια, σχηματίζοντας ωστικά κύματα, όπως μια σφαίρα που διασχίζει τον αέρα.

Στη φωτογραφία με κόκκινο απεικονίζεται το διεγερμένο αέριο υδρογόνο θερμοκρασίας αρκετών χιλιάδων βαθμών Κελσίου, περιτριγυρισμένο από μονοξείδιο του άνθρακα (πράσινο) και το ανακλώμενο γαλάζιο φως του άστρου. Ο πρωτοαστέρας βρίσκεται στο κέντρο του περιστρεφόμενου δίσκου σκόνης, που είναι τόσο πυκνός, ώστε εμποδίζει την ακτινοβολία του να τον διαπεράσει. Η έκλυση ύλης στις δύο κατευθύνσεις του άξονα περιστροφής επιβραδύνει την περιστροφή του δίσκου, επιτρέποντας στο άστρο να μεγαλώσει, απορροφώντας περισσότερη σκόνη και αέρια.

Στη δεξιά φωτογραφία, το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ κατέγραψε το αποτύπωμα της έκρηξης ενός άστρου στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, έναν από τους συνοδούς γαλαξίες του Γαλαξία μας. Πτυχώσεις συντριμμιών είναι αυτό που απέμεινε κυρίως από τον αστέρα που τελείωσε την ύπαρξή του ως υπερκαινοφανής (σουπερνόβα). Το Χαμπλ έχει κάνει μέχρι τώρα 1,5 εκατομμύριο αστρονομικές παρατηρήσεις και με τα δεδομένα που παρείχε συντάχθηκαν πάνω από 20.000 επιστημονικές μελέτες, κάνοντάς το την πιο παραγωγική επιστημονική αποστολή στην ιστορία της NASA.