Sibirya'nın, Alaska'nın ve Kanada'nın kuzeyinde, toprağın yüzeyinden birkaç metre aşağıda, binlerce yıldır hiç çözülmemiş bir dünya vardır. Bu donmuş katman, yaz aylarında bile sıfırın altındaki sıcaklığını korur. Bilim insanları, en az iki yıl boyunca kesintisiz donmuş kalan toprağa permafrost adını verir. Kuzey Yarım Küre'deki karaların yaklaşık dörtte biri, yüzeyin altında bu tür bir donmuş katman barındırır.

Permafrost yalnızca donmuş topraktan ibaret değildir. İçinde kaya parçaları, kum, buz mercekleri ve en önemlisi, binlerce yıl boyunca birikmiş bitki ve hayvan kalıntıları bulunur. Son buzul çağında ve sonrasında ölen bitkiler, soğuk koşullar nedeniyle çürüyemeden donmuş toprağın içine hapsolmuştur. Bu katman, adeta gezegenin dev bir dondurucusu gibi çalışır. Dondurucunun kapısı açık kaldığında içindeki yiyeceklerin bozulmaya başlaması gibi, permafrost çözüldüğünde de içindeki organik madde yeniden çürüme sürecine girer. Bu benzetme, konunun neden iklim bilimcilerin gündeminde üst sıralarda yer aldığını anlamak için iyi bir başlangıç noktasıdır.

Permafrostun üzerinde, her yaz çözülüp her kış yeniden donan ince bir tabaka bulunur. Aktif katman adı verilen bu tabaka, tundra bitkilerinin köklerini saldığı tek bölgedir. Altındaki donmuş katman su geçirmediği için, yaz aylarında eriyen kar ve buz suyu yüzeyde kalır. Bu nedenle kısa kutup yazında tundra, sayısız göl, gölet ve bataklıkla kaplı bir manzaraya bürünür.

Permafrostun içinde depolanan karbon miktarı şaşırtıcıdır. Bilim insanlarının tahminlerine göre kuzeydeki donmuş topraklar, bugün atmosferde bulunan karbonun yaklaşık iki katı kadar karbon barındırmaktadır. Bu karbon, donmuş kaldığı sürece güvendedir. Ancak permafrost çözüldüğünde, içindeki organik madde mikroorganizmalar tarafından ayrıştırılmaya başlar ve karbon atmosfere salınır.

Çözülme sırasında açığa çıkan gazın türü, ortamın koşullarına bağlıdır. Oksijenin bol olduğu kuru topraklarda ayrışma, karbondioksit üretir. Suya doymuş, oksijenin az olduğu ortamlarda ise mikroorganizmalar metan gazı üretir. Metan, atmosferde karbondioksitten daha kısa süre kalmasına karşın, kısa vadede ısıyı tutma bakımından çok daha güçlü bir sera gazıdır.

Kutup bölgeleri, gezegenin geri kalanından çok daha hızlı ısınmaktadır. Bazı araştırmalara göre Kuzey Kutbu çevresi, son on yıllarda dünya ortalamasının birkaç katı hızla ısınmıştır. Bu ısınma, aktif katmanın her yıl biraz daha derinleşmesine ve permafrostun bazı bölgelerde çözülmeye başlamasına yol açmaktadır. Sibirya'da yolların çöktüğü, binaların yamulduğu ve boru hatlarının hasar gördüğü bildirilmektedir.

Bu süreç, iklim bilimcilerin geri besleme döngüsü adını verdiği tehlikeli bir mekanizmaya yol açabilir. Isınma permafrostu çözer, çözülen permafrost sera gazı salar, sera gazları ısınmayı artırır ve artan ısınma daha fazla permafrostun çözülmesine neden olur. Bu kendi kendini besleyen döngü, insan kaynaklı salımlar azaltılsa bile ısınmanın bir süre devam etmesine yol açabilir.

Ancak bilim insanları, bu sürecin hızı ve boyutu konusunda farklı tahminlerde bulunmaktadır. Permafrostun çoğunun aniden değil, on yıllar ve yüzyıllar boyunca kademeli olarak çözülmesi beklenmektedir. Ayrıca ısınan tundrada bitki örtüsü gelişerek bir miktar karbonu yeniden bağlayabilir. Yine de bazı bölgelerde buz bakımından zengin toprakların aniden çökerek çukurlar ve göller oluşturduğu, bu yerlerde salımın hızlandığı gözlenmektedir.

Permafrost çözülürken başka sürprizler de ortaya çıkmaktadır. Binlerce yıl önce ölmüş yünlü mamutların, mağara aslanlarının ve diğer buzul çağı hayvanlarının olağanüstü iyi korunmuş kalıntıları gün yüzüne çıkmaktadır. Bu buluntular, bilim insanlarına geçmiş ekosistemler hakkında eşsiz bilgiler sunar. Öte yandan bazı araştırmacılar, donmuş toprakta uzun süre canlılığını koruyabilen mikroorganizmaların da yeniden ortaya çıkabileceği konusunda dikkatli olunması gerektiğini belirtir.

Permafrostun çözülmesi, kuzeyde yaşayan topluluklar için de ciddi sonuçlar doğurmaktadır. Binlerce yıldır bu topraklarda yaşayan yerli halklar, avlanma alanlarının değiştiğini, buzun inceldiğini ve geleneksel yiyecek depolama yöntemlerinin işe yaramaz hâle geldiğini anlatmaktadır. Kıyıdaki bazı köyler, eriyen toprağın denize çökmesi nedeniyle yer değiştirmek zorunda kalmıştır.

Permafrost, iklim sisteminde gözden uzak ama son derece önemli bir rol oynar. Kutuplarda olup bitenler, uzak bir bölgenin sorunu gibi görünse de, oradaki donmuş toprakların uyanışı bütün gezegenin iklimini etkileyebilecek bir süreçtir.