Arktiksen jäätiköt lähestyvät peruuttamatonta romahdusta, kun mikrobit nopeuttavat jään sulamista.

"Se tuntui kauhealta... kuin olisi jäänyt loukkuun palavaan kaupunkiin yöllisen hyökkäyksen aikana." Tohtori Arwyn Edwards ei kuvaile sotaa, vaan viimeistä helteistä, sumuista päivää Svalbardin jäätiköllä, jossa ennätyskuuman kesä oli muuttanut hänen tutkimuspaikkansa sulamisveden ja vierivien kivien vyöryksi.

Edwards erikoistuu jäätikköekologiaan – hän tutkii elämää, joka viihtyy jäätiköiden päällä, sisällä ja ympärillä. Kahdenkymmenen vuoden tutkimustyön jälkeen napaseuduilla hän on aina tuntenut olonsa "rauhalliseksi ja rennoksi" jäällä. Nopea ilmastonmuutos on kuitenkin rapauttanut tätä turvallisuudentunnetta.

Vaikka maapallon lämpötilat eivät ole vielä ylittäneet Pariisin ilmastosopimuksen 1,5 asteen rajaa, Arktis ylitti sen kynnyksen jo kauan sitten. Svalbardin alue lämpenee seitsemän kertaa nopeammin kuin maailmanlaajuinen keskiarvo.

Aika on pikkuhiljaa loppumassa näiden herkkien ekosysteemien ymmärtämiseen – ja niiden aiheuttamiin biljoonien ilmastoon liittyviin kustannuksiin.

Edwards kutsuu tutkimiaan kylmään sopeutuneita mikrobeja "Arktisen alueen rappion vartijoiksi ja lietsojiksi". Viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että lumessa ja jäessä elävät mikrobit voivat synnyttää takaisinkytkentöjä, jotka nopeuttavat sulamista. Kun yli 70 % maapallon makeasta vedestä on lukittuna jäähän ja lumeen – ja miljardit ihmiset riippuvat jäätiköistä saavista joista – tällä on maailmanlaajuisia seurauksia.

Kaikki napaseudun mikrobit eivät kuitenkaan pahenna ilmaston lämpenemistä. Jotkut saattavat jopa hidastaa metaanipäästöjä – ainakin toistaiseksi.

### Jäätyneet sademetsät

Vielä vähän aikaa sitten tiedemiehet uskoivat, että Arktinen jää ja lumi olivat suurimmaksi osaksi elottomia. Longyearbreenin jäätiköllä, lähellä maailman pohjoisinta kaupunkia, Edwards kaivelee viime talven lunta selittääkseen, miksi tämä oletus oli väärä.

Jokainen tuore lumisade tuo mukanaan mikrobeja, ja mikrobien on huomionarvoista kykenevän jopa laukaisemaan lumihiutaleiden muodostumisen. Jokainen kuutiosenttimetri jäätikön lunta sisältää satoja tai tuhansia eläviä soluja – ja tyypillisesti neljä kertaa niin paljon viruksia – mikä tekee siitä yhtä monimutkaisen kuin hedelmällinen maaperä. "Täällä selviytyvät organismit ovat uskomattoman kehittyneitä", Edwards sanoo.

Kesällä punapigmentteiset levät kukoistavat lumen pinnalla, uiden ylös ja alas kerätäkseen auringonvaloa fotosynteesiä varten samalla kun ne välttävät UV-vahingoituksia. Runsaat leväkukinnot synnyttävät "vesimelonin lumen" tai "verilumen", ilmiön, jonka Aristoteles ensimmäisenä huomioi.

Lumen alla Edwardsin lapio osaa kiinteään jäätikön pintaan – toiseen kukoistavaan elinympäristöön, jossa mikrobit selviytyvät äärimmäisestä kylmyydestä, niukasta ravinnosta ja arktisen talven pimeyden sekä kesän jatkuvan päivänvalon vaihteluista. "Kun katson jäätikköä, en näe pelkkää jäätä. Näen... kolmiulotteisen bioreaktorin", hän sanoo.

Jäähän on upotettu tummia, maan kaltaisia fragmentteja. Vaikka ne vaikuttavat vaatimattomilta, näitä "kryokoniittigraanuleita" kutsutaan usein jäätiköiden "jäätyneiksi sademetsiksi". Jokainen graanuli on miniatyyri, itseään ylläpitävä ekosysteemi, joka kuhisee bakteereita, sieniä, viruksia, alkueläimiä ja jopa pieniä eläimiä kuten karhukaisia ja matoja.

Nämä mikrobiyhteisöt voivat muokata maailmanlaajuisia prosesseja, mutta Edwards on turhautunut siihen, että monet glasiologit pitävät niitä pelkkinä "epäpuhtauksina". "Merentutkijat eivät käsittelisi meren kaloja epäpuhtauksina", hän huomauttaa.

Jään ja lumen pinnalla elävät mikrobit tuottavat tummia pigmenttejä imeäkseen auringonvaloa ja suojautuakseen UV-säteilyltä. Ne myös keräävät pölyä ja roskia, tummenten jäätä ja lunta – mikä nopeuttaa sulamista imemällä enemmän lämpöä.

Mikrobit jäällä imevät enemmän lämpöä, aiheuttaen nopeampaa sulamista – ilmiötä, jota kutsutaan "biologiseksi tummenemiseksi". Nämä mikrobit reagoivat myös maailmanlaajuisiin muutoksiin, kuten lisääntyneisiin ravinteisiin ilmansaasteista, metsäpalojen savusta tai pölystä kutistuvilta jäätiköiltä ja laajentuvilta kuivilla alueilta. "Lumen kemia on nykyään erilaista kuin esiteollisen ajan lumessa", Edwards sanoo. Nousseet lämpötilat ja pidemmät sulamiskaudet, joita ilmaston lämpeneminen aiheuttaa, nopeuttavat edelleen näiden jään tummentavien mikrobien kasvua.

Yhdessä nämä tekijät luovat vaarallisen kiertokulun: mikrobit tummentavat jäätä, nostavat lämpötiloja ja nopeuttavat sulamista, mikä paljastaa enemmän ravinteikasta ainesta. Tämä aines ruokkii vielä enemmän mikrobikasvua, tummenten pintaa entisestään.

Joka kesä biologisesti tummentunut alue – joka näkyy avaruudesta ja kattaa vähintään 100 000 neliökilometriä – muodostuu Grönlannin lounaisella jäätiköllä. Vuoden 2020 tutkimuksessa havaittiin, että alueen mikrobit aiheuttavat 4,4–6,0 gigatonnia sulamisveden valumista, mikä vastaa jopa 13 % jään kokonaishäviöstä. Grönlannin jää sisältää tarpeeksi vettä nostamaan maailmanlaajuista merenpintaa yli 7 metriä. Vaikka IPCC:n raportit tunnistavat nämä vaikutukset, niitä ei ole vielä otettu huomioon ilmastomalleissa.

Jäätiköiden sulamisvesi on elintärkeää juomavedelle, maataloudelle ja vesivoimalle yli kahdelle miljardille ihmisellä Alpeilla, Himalajalla ja Keski-Aasiassa. Silti, vaikka ilmaston lämpeneminen rajoitettaisiin Pariisin sopimuksen tavoitteisiin, puolet näistä jäätiköistä häviää vuosisadan loppuun mennessä.

### Met