"Den här sjön var inte här för 50 år sedan."

Katey Walter Anthony, en ekolog vid University of Alaska-Fairbanks, doppar sin paddel i vattnet när hennes kajak glider över sjön. "För år sedan var marken cirka tre meter högre och det var en granskog", säger hon.

Big Trail Lake är en termokarstsjö, vilket betyder att den har bildats på grund av permafrostens upptining. Permafrost är mark som förblir frusen året runt; permafrosten i Alaskas inre har också massiva kilar av faktisk is som är låst i den frusna marken. När den isen smälter kollapsar markytan och bildar ett sjunkhål som kan fyllas med vatten. Därmed föds en termokarstsjö.

Walter Anthony är en forskare som samarbetar med NASA:s projekt Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE). Hon studerar bildandet av dessa termokarstsjöar och hur denna process orsakas av och bidrar till jordens förändrade klimat.

"Sjöar som Big Trail är nya, de är unga och de är viktiga eftersom dessa sjöar är vad som kommer att hända i framtiden," förklarade hon.

De rapar också in metan – en potent växthusgas – i atmosfären.

Vid första anblicken ser Big Trail ut som vilken sjö som helst. Men titta närmare och det är något som stör ytan:bubblor.

Två saker händer när permafrostskiktet tinar under sjöar:mikrobiell aktivitet ökar och vägar bildas i permafrosten. Vid Big Trail Lake och andra termokarstsjöar i Arktis smälter mikrober döda växter och annat organiskt material i den tidigare frusna jorden i en process som producerar koldioxid och metan. Mer sällan kan upptining av permafrost bilda "skorstenar" under sjöar som gör att metan och andra gaser – som tidigare var instängda djupt under jorden – kan fly. Denna utgivning av "geologisk" metan sker vid Esieh Lake, en annan av Katey Walter Anthonys ABoVE-studieplatser. I alla termokarstsjöar bubblar gaserna upp till sjöytan och släpps ut i atmosfären.

"På Big Trail Lake är det som att öppna dörren till frysen för första gången och ge all mat i frysen till mikrober att sönderdela. När de bryter ner den, rapar de ut metangas", säger Walter Anthony. Hon lutar sig över och trycker ner sin paddel i den svampiga marken under vattnet, vilket gör att klungor av metanbubblor bryter ut på ytan.

När sjön fryser på vintern kan bubblorna förhindra is från att bildas och skapa fickor med öppet vatten som fortsätter att avge metan under hela säsongen. I andra områden skapar metanbubblorna frusna kupoler av is på sjöns yta.

"När det har bildats is på dessa sjöar kommer de stigande metanbubblorna att frysa in i isen", förklarar Franz Meyer, chefsforskare vid Alaska Satellite Facility i Fairbanks. Meyer är också en av chefsforskarna för NISAR, en gemensam NASA- och ISRO-satellit som ska studera vår planet. Ett av instrumenten som kommer att finnas på NISAR är en radar som liknar instrumentet som ABoVE-teamet flyger över arktiska och boreala regioner för att studera marken, isen och sjöarna nedanför.

"Dessa bubblor som vi ser i isen förändrar hur radarsignalen interagerar med isytan", förklarar han. Radarn kan upptäcka grovhet - som från frusna metanbubblor - på markytan, is och vatten nedanför. Thermokarstsjöar med hög strävhet, eller fler bubblor, tenderar att ha högre metanutsläpp jämfört med släta sjöar. Genom att kombinera luftburna radardata med mätningar som samlats in i fält kan forskare uppskatta hur mycket metansjöar som släpper ut över en stor region.

Walter Anthony säger att hon har något att visa oss och paddlar fram till något som ser ut som en skräp:en upp och nervänd plastflaska som sticker upp ur vattnet. Det är en metanuppsamlingsanordning, säger hon och förklarar att flaskan fångar metan när det bubblar upp genom vattnet. Walter Anthony vrider på en ventil och samlar ett prov av gasen i en mindre flaska, som hennes team kommer att analysera kemiskt för att bestämma åldern och koncentrationerna av de olika gaserna i.

Men det finns ett snabbare sätt att veta om sjön släpper ut metan.

Walter Anthony opens the valve, lights a match, and holds it to the opening. A burst of flame ignites. She lets the flame burn for a few seconds and then turns off the valve. It's like a more extreme version of lighting a gas stove.

There are millions of lakes in the Arctic, but only the newer ones are releasing high amounts of methane. That's because most Arctic lakes are hundreds or thousands of years old. Those lakes used to be just like Big Trail Lake, but the microbes there have since run out of permafrost organic matter to decompose, and instead are emitting methane from more modern carbon sources. That means the older lakes are no longer emitting as much old methane.

"So what's a concern for the future, when we think about permafrost carbon feedback, are areas that are newly thawed," says Walter Anthony. Just like Big Trail Lake. + Utforska vidare

New technique uses radar to gauge methane release from Arctic lakes