Det finns en frysdörr i bergssidan utanför Fairbanks, Alaska. Tom Douglas öppnar den och vi kliver in, andas in kall luft och myskigt damm när vi börjar gå tillbaka genom tiden.

Det här är inte fantasi. Det är permafrosttunneln som drivs av den amerikanska arméns Cold Regions Research and Engineering Laboratory i Alaska, där Douglas är senior vetenskapsman.

Nyligen ledde Douglas en grupp forskare och piloter med NASA:s Arctic Boreal Vulnerability Experiment (ABoVE) på en rundtur genom tunneln för att lära sig om permafrost. Permafrost är all jord, is eller organiskt material som växtmaterial eller ben som har varit fruset året runt i minst två år. Tunneln grävdes till en början på 1960-talet och har byggts ut sedan 2011. Nu har Permafrosttunneln nästan 500 meter utgrävning. "Det finns bara ingen annanstans på jorden som har den här typen av tillgång till permafrost", sa Douglas.

ABoVE-teamet studerar upptining av permafrost och dess inverkan på landskap och ekosystem över Arktis från luften och ovanför marken. De arbetar också i samarbete med CRREL och andra forskare för att ta reda på hur mätningar gjorda i och ovanför permafrosttunneln kan extrapoleras till luftburna mätningar från forskningsflygplan. Men för många av ABoVE-teammedlemmarna är detta första gången de får se permafrost på nära håll.

Den frusna jorden nära tunnelingången är samma mark som mammutar och stäppbisoner gick på för cirka 18 000 år sedan - och den har ben som bevisar det. Men när vi rör oss djupare in i tunneln och längre tillbaka i tiden försvinner dessa tecken på djurliv.

Douglas stannar vid en gul tagg i den djupaste, längst bakre delen av tunneln. Han pekar ut en algren som sticker upp ur väggen. "Det här är det äldsta här", säger han. "Den är nästan 45 000 år gammal."

Större delen av permafrosttunneln är tätt packad jord och sten. På vissa ställen ligger frusna gräs och annat dött växtmaterial begravt inom väggarna eller hängande i taket. När vi går ner längre in i tunneln påpekar Douglas olika särdrag:de tunna horisontella linjerna som visar hur landytan rörde sig upp över tiden, isremsor från vatten som samlats ovanpå permafrosten och frös, och gigantiska isskilar.

Arktisk permafrost tinar i allt snabbare takt. När permafrosten tinar smälter de isbitarna i permafrosten. Detta skapar hål i marken som kan göra att markytan ovanför sjunker. Denna process kallas termokarst - och den förändrar drastiskt landskap, inte bara ovanför Permafrosttunneln utan på platser över Alaska och nordvästra Kanada. I vissa områden sjunker eller sjunker marken in. I andra bildas nya vattensamlingar som kallas termokarstsjöar.

När vi går genom tunneln påminner Douglas oss om att precis ovanför våra huvuden finns en boreal skog med gräs, buskar och träd. CRREL-forskare har gjort mätningar över och under jord för att försöka relatera förändringar i landytan ovanför till särdrag i permafrostskiktet under jord.

Olika vegetationstyper växer på mark som frusit kontra på tinad permafrost, förklarar han. Svartgran- och sphagnummossor tenderar att växa ovanför permafrostens hårda, frusna silt. I områden där permafrost tinar är träden ofta förkrympta eller lutar åt sidan. Områden med termokarstegenskaper tenderar också att ha vegetation som ofta finns i våtmarker. Upptining av permafrost förändrar också markens fukthalt. ABoVE-teamet mäter båda dessa faktorer – vegetationstyp och markfuktighet – ombord på NASA 802 forskningsflygplan med ett radarinstrument som kallas UAVSAR.

Arbetet som forskarna utför vid CRREL permafrosttunneln hjälper till att koppla funktioner i permafrostskiktet till förändringar i marken ovanför som kan fjärravkännas med luftburna radarinstrument – ​​förändringar som ABoVE-teamet studerar över Alaska och nordvästra Kanada med forskningsflygplan.

"Mätningar vi gör här vid tunneln kan projiceras och skalas för att hjälpa oss att spåra dessa förändringar över det bredare Arktis", sa Douglas. + Utforska vidare

Eld påskyndar permafrostkollaps i arktiska Alaska, visar studien