From green to red: experimental evidence for pigment-driven snow darkening

A neve não é meramente um manto estático de branco; nas regiões polares e de altas montanhas, ela é uma paisagem viva que muda de cor. Quando a neve derrete, ela frequentemente revela uma paleta vibrante e mutável impulsionada pela vida microscópica. Entre esses habitantes mais significativos estão as algas de neve, organismos minúsculos que prosperam em condições frias e úmidas. Essas algas contêm pigmentos, o mesmo tipo de corantes naturais que dão às plantas sua cor verde ou tornam as folhas de outono vermelhas. No contexto da neve, esses pigmentos fazem mais do que apenas tingir o gelo; eles mudam a forma como a neve interage com a luz solar. A neve branca reflete a maior parte da energia do sol de volta para o espaço, mantendo a superfície fria. Quando a neve escurece, ela absorve mais calor, o que acelera o derretimento. Por anos, os cientistas souberam que as algas de neve causam esse escurecimento, mas uma pergunta específica permanecia difícil de responder: o escurecimento é causado simplesmente por ter mais algas, ou é causado pelas cores específicas que essas algas produzem? Distinguir entre o mero número de células e a intensidade de seu pigmento tem sido quase impossível na natureza, onde o vento, a temperatura e a própria estrutura física da neve mudam constantemente.

Para resolver este enigma, pesquisadores recorreram a um experimento controlado que isolou a variável da cor da variável da quantidade. Eles trabalharam com um tipo específico de alga de neve conhecido como Haematococcus, que pode existir em diferentes estágios de desenvolvimento e exibir cores diferentes. Os cientistas coletaram essas algas e as cultivaram de uma forma que permitisse comparar três grupos distintos: células cistiformes verdes, células cistiformes alaranjadas e células cistiformes vermelhas. Crucialmente, eles garantiram que o número de células em cada grupo fosse idêntico e que estivessem no mesmo estágio de desenvolvimento. Essa configuração removeu a confusão habitual encontrada na natureza, onde uma mancha de neve mais escura poderia simplesmente ter mais algas em vez de algas diferentes. Ao usar um instrumento especializado que mede a luz em todo o espectro visível, a equipe observou como cada cor de alga refletia a luz. Eles descobriram que, à medida que as células mudavam de verde para laranja e, finalmente, para vermelho, sua química interna mudava. As células vermelhas continham concentrações mais altas de um pigmento específico chamado astaxantina, enquanto a quantidade do pigmento verde, clorofila-a, permanecia relativamente constante.

Os resultados desta comparação foram claros e diretos. Quando os pesquisadores mediram a luz que ricocheteava nas diferentes amostras, viram uma queda dramática na refletância conforme as algas se tornavam mais vermelhas. Comparadas às células verdes, as células alaranjadas refletiam cerca de 30 por cento menos luz, e as células vermelhas refletiam cerca de 40 por cento menos. Essa redução não era aleatória; a quantidade total de luz refletida ao longo do espectro visível estava intimamente ligada ao quanto de astaxantina estava presente. Quanto mais desse pigmento vermelho as células continham, mais escura a neve parecia para o instrumento. Esta descoberta fornece a primeira prova experimental direta de que o próprio pigmento é um motor primário do escurecimento da neve, independentemente de quantas células estão presentes. Isso sugere que, no mundo natural, a cor específica das algas importa tanto quanto a densidade da floração. Embora as condições de campo muitas vezes dificultem a visualização clara deste efeito devido a variações na textura da neve e outros fatores, o experimento confirma que o acúmulo de astaxantina é um mecanismo intrínseco que reduz a refletância. Consequentemente, ao prever quanto a neve derreterá devido à atividade biológica, os cientistas devem considerar não apenas a biomassa das algas, mas também o estado fisiológico das células e os pigmentos específicos que elas estão produzindo.