Föreställ dig 500 miljoner bilar staplade i rader. Så mycket kol är ungefär 1, 000 petagram, eller en miljard ton – är inlåst i arktisk permafrost.

För närvarande, forskare uppskattar att 5-15 % av kolet som lagras i permafrostjordar kan släppas ut som växthusgasen koldioxid år 2100, med tanke på den globala uppvärmningens nuvarande bana. Detta utsläpp, sporrade av mikrobiell verkan, kan leda till ytterligare global uppvärmning på 0,3 till 0,4 grader Celsius.

Men denna uppskattning saknar en avgörande väg som koldioxid kan komma in i atmosfären:solljus.

Enligt en studie från University of Michigan, organiskt kol i tinande permafrostjordar som spolas ut i sjöar och floder kan omvandlas till koldioxid av solljus, en process som kallas fotomineralisering.

Forskningen, ledd av vattengeokemisten Rose Cory, har funnit att organiskt kol från upptinande permafrost är mycket känsligt för fotomineralisering av ultraviolett och synligt ljus, och skulle kunna bidra med ytterligare 14 % koldioxid till atmosfären. Hennes teams studie publiceras i tidskriften Geofysiska forskningsbrev .

"Först nyligen har globala klimatmodeller inkluderat växthusgaser från upptinande permafrostjordar. Men ingen av dem innehåller denna återkopplingsväg, sa Cory, en docent i geo- och miljövetenskap.

"För att få en siffra på hur mycket kol som skulle kunna frigöras från permafrostjordar genom oxidation, vi måste förstå vad som är processerna och vad som är tidsskala:kanske det här kolet bara är så motståndskraftigt mot oxidation att även om det är upptinat, det skulle bara rinna ut i Ishavet och begravas i en annan frys."

Denna väg har diskuterats eftersom det är svårt att mäta hur solljus bryter ned markens kol. Varje ljusvåglängd har olika effekt på organiskt kol i marken, liksom nivån av järn i jorden. För att exakt mäta hur koldioxid släpps ut när organiskt kol utsätts för solljus, Corys medkorresponerande författare Collin Ward, en forskare vid Woods Hole Oceanographic Institution och U-M alun, utvecklat en metod för att mäta varje våglängds effekt på markens organiskt kol. Att göra detta, han byggde ett nytt instrument som använder LED-ljus för att efterlikna solens olika våglängder.

"Denna nya LED-baserade metod gör det mycket enklare och billigare att ta reda på hur ljusdrivna reaktioner varierar för olika våglängder på solen, "Sade Ward. "Efter att jag byggt instrumentet ringde jag direkt till Rose och berättade för henne att jag först ville använda det på permafrostprover."

Forskarna placerade organiskt kol som urlakat från jordprover från sex arktiska platser i instrumentet, och utsatte sedan proverna för LED-ljuset. Efter ljusexponeringen, de extraherade koldioxiden kryogent och använde en masspektrometer för att mäta åldern och mängden koldioxid som avges av markens kol.

De fann att inte bara solljusets våglängd påverkade mängden koldioxid som frigjordes, mängden järn i provet gjorde det också. Järn fungerade som en katalysator, öka jordens reaktivitet.

"Vad vi länge har misstänkt är att järn katalyserar denna solljusdrivna process, och det är precis vad våra resultat visar, " sa Cory. "När den totala mängden järn ökar, mängden koldioxid ökar."

Corys team använde också koldatering för att åldra markens organiska kol och koldioxiden som släpps ut från det för att visa att denna oxidation ägde rum med forntida permafrost, inte bara jord som tinar årligen. Detta är viktigt eftersom jord som tinar årligen skulle släppa ut en mycket mindre mängd koldioxid än vad som finns tillgängligt i permafrost.

Forskarna fann att det var mellan 4, 000 och 6, 300 år gammal, och genom att visa hur gammal jorden är, de visar att permafrostkol är känsligt, eller labil, till oxidation till koldioxid.

"Vi har inte bara den första våglängdsspecifika mätningen av denna solljusdrivna reaktion utan vi har verifiering att det är gammalt kol som oxideras till koldioxid, " sa Cory. "Vi kan ställa alla tvivel om att solljus kommer att oxidera gammalt kol och vi visar vad som styr denna process - det är järnet som katalyserar solljusoxidationen av gammalt (eller gammalt) kol."

Att inkludera U-M-teamets upptäckt av klimatförändringsmodeller innebär att - konservativt - kan det ske en utsläpp av 6% av de 100 miljarder ton kol som för närvarande lagras i arktisk permafrost. Om 6 % inte låter mycket, Tänk på att det är kolekvivalenten för cirka 29 miljoner bilar som avdunstar i atmosfären.