На дикій Алясці, де річки ще недавно вважалися одними з найчистіших у світі, вчені виявили дивне явище: вода подекуди стає помаранчевою, а разом із нею змінюється хімічний склад цілих річкових систем. Причина може ховатися буквально під ногами — у вічній мерзлоті, що поступово відтає.

Дослідники з Каліфорнійського університету в Девісі разом із фахівцями Служби національних парків США та Геологічної служби США протягом 2022–2024 років вивчали шість водозбірних басейнів у західній частині хребта Брукс, зокрема на території Національного заповідника Ноатак і Національного парку Кобук-Веллі.

Їхня увага привернула вода, яка просочується зі схилів у річки. Вище таких місць потоки залишаються чистими, але після потрапляння кислих підземних вод їхній хімічний склад помітно змінюється. Повне дослідження було опубліковано в журналі AGU Advances.

Механізм, ймовірно, пов’язаний із таненням багаторічної мерзлоти. Коли земля, яка роками залишалася промерзлою, відтає, вода та повітря можуть проникати глибше в гірські породи. Там вони вступають у реакцію з мінералами, що містять сірку, зокрема піритом. У результаті утворюються кислота, сульфати та розчинені метали.

У гірничій промисловості подібний процес добре відомий як кислотний дренаж. Але цього разу ніхто не копав шахт і не розробляв родовищ. Природа фактично запускає схожий процес сама — тому вчені називають його кислотним дренажем гірських порід.

Найбільш вражаючі показники дослідники отримали саме у воді з таких джерел. Її медіанний pH становив близько 3,2, тоді як у річках вище за течією — приблизно 8,3. Оскільки кожна одиниця шкали pH означає десятикратну зміну кислотності, різниця величезна.

В одному літрі води з просочувань містилося в середньому близько 451 мг 23 різних металів. Для порівняння, вище за течією цей показник становив приблизно 0,1 мг. Але найважливіше — забруднення не зникає одразу після потрапляння у велику річку.

У деяких випадках метали залишалися у воді на десятки миль. На річці Салмон дослідники взяли проби у 19 точках на відстані близько 103 км. На останній ділянці концентрація нікелю була приблизно у 65 разів вищою, ніж біля першої точки. Вміст розчиненого цинку зріс приблизно у 18 разів, а кадмію — у 28 разів.

Водночас річки не обов’язково перетворюються на кислотні потоки. Мінерали в гірських породах можуть нейтралізувати значну частину кислоти. Проте метали при цьому здатні залишатися у воді та поширюватися вниз за течією. Це вже викликає занепокоєння щодо екосистем.

За словами дослідників, особливу увагу потрібно приділити рибам та іншим водним організмам, оскільки частина виявлених металів для них токсична. Попереднє дослідження цієї ж групи вчених пов’язало появу помаранчевих потоків у регіоні зі значним скороченням кількості риби та різноманіття дрібних водних організмів.

Для людей ситуація наразі виглядає менш загрозливою. Рівні свинцю, миш’яку та ртуті залишалися низькими, тому дослідники не вважають виявлені зміни безпосередньою загрозою для тих, хто використовує воду з цих річок. Водночас у деяких притоках концентрація селену перевищувала встановлений федеральний поріг для захисту водних організмів.

Особливо цікаво, що процес, схоже, не почався поступово. Аналіз довгострокових даних вказує на різкі зміни приблизно у 2019–2020 роках. В окремих річках рівень сульфатів після цього зріс на 174–263%, а концентрація цинку в одному з місць — до 770%.

Ці зміни збіглися з незвично теплими зимами та значними снігопадами. Вчені припускають, що товстий сніговий покрив міг утеплити ґрунт і не дати йому повністю промерзнути. У результаті вода проникала глибше, досягала реактивних мінералів і запускала процес.

Наскільки масштабною є проблема, поки що невідомо. Станом на 2025 рік за супутниковими знімками понад 200 річок і струмків у хребті Брукс могли мати ознаки кислотного дренажу гірських порід.

І це, мабуть, найтривожніша частина відкриття. Дослідники зазначають, що такі процеси не прогнозувалися як масштабна зміна арктичних екосистем, а подібні явища вже фіксують і в Канаді. Чому концентрації металів різко зросли після 2019 року, а потім знову почали падати, поки неясно. Можливо, запаси мінералів, які легко вступають у реакцію, обмежені. Або підземні шляхи руху води постійно змінюються.

Вчені поки не можуть безпосередньо дістатися до мінералів під мерзлотою та простежити весь шлях підземної води. Так само залишається відкритим питання, скільки металів зрештою потрапляє до прибережних вод Арктики.

Одне зрозуміло вже зараз: танення вічної мерзлоти може змінювати Арктику не лише через підвищення температури чи вивільнення вуглецю. Воно здатне буквально запускати під землею хімічні процеси, які потім проявляються на поверхні — і змінюють річки на десятки кілометрів. І схоже, вченим ще тільки належить з’ясувати, скільки таких прихованих змін уже відбувається в Арктиці.