Команда под руководством биогеохимика из Калифорнийского университета в Риверсайде Тима Лайонса изучила регион протяжённостью около 1000 километров, применяя подход «от общего к частному»: сначала панорама всего хребта Брукса, затем отдельная речная система и, наконец, конкретный ручей. Это позволило связать масштабные климатические тренды с локальными процессами.

На больших высотах, где грунт содержит пирит (также известный как «золото дураков»). Это минерал, состоящий из сульфида железа. Таяние вечной мерзлоты запускает процесс кислотного дренажа пород. Тысячелетия лёд защищал пирит от контакта с водой и кислородом. Но когда температура поднимается, минерал окисляется, распадается на железо и серу, образуя серную кислоту и токсичные металлы. При смешивании с кислородом железо превращается в частицы, похожие на ржавчину, которые окрашивают воду и донные отложения.

На низких высотах ландшафт представлен заболоченными участками, которые меняют форму и расширяются вниз по мере протаивания мёрзлых пород. В этих перенасыщенных влагой местах содержание кислорода в почве низкое. Поэтому местные бактерии «дышат» не кислородом, а железом, восстанавливая его до растворимой формы. Эта форма легко просачивается в ручьи и, контактируя с насыщенной кислородом поверхностной водой, снова даёт эффект ржавчины.

Исследователи обнаружили и отложенный эффект. В летний сезон активный верхний слой почвы оттаивает на максимальную глубину, а затем промерзает снова. Железо, высвободившееся во время одного лета, может оказаться в ловушке и попасть в реки только на следующий год. Изучая долгосрочные данные о температуре грунта и химическом составе воды в ручьях, можно предсказывать будущие всплески концентрации металлов.

Для сбора данных учёные привлекли сотрудников цинкового рудника Red Dog на северо-западе Аляски, где ведётся бурение глубоких скважин и регулярный отбор проб. Сопоставление подземных измерений с изменениями химии ручьёв окончательно замкнуло цепочку: таяние вечной мерзлоты напрямую вызывает ржавчину в реках.