Ενα από τα πιο απομακρυσμένα και αδιατάρακτα ποτάμια της Βόρειας Αμερικής είναι ο ποταμός Σάλμον στην Αλάσκα, γνωστός στους φυσιολάτρες για τα κρυστάλλινα νερά του, τις βαθιές διαυγείς γαλαζοπράσινες λιμνούλες που σχηματίζει και τον ροζ σολομό, από τον οποίο πήρε το όνομά του. Τώρα, όμως, ο Σάλμον μοιάζει σα να έχει σκουριάσει. Οι παραπόταμοι του μήκους 110 χιλιομέτρων ποταμού είναι γεμάτοι από ενώσεις του σιδήρου με διάφορο βαθμό οξείδωσης, ενώ πολλοί περιέχουν και θειικό οξύ. Το διαλυμένο οξυγόνο είναι ελάχιστο και το pH (πεχά) του νερού 6,4, δηλαδή 100 φορές πιο όξινο από το ελαφρώς αλκαλικό νερό που έρρεε στον Σάλμον. Η ηλεκτρική αγωγιμότητα, δείκτης των διαλυμένων ουσιών, είναι σε επίπεδα ανάλογα με αυτά των βιομηχανικών αποβλήτων. Το νερό φυσικά δεν είναι πια πόσιμο και η ζωή σε αυτό (ψάρια, έντομα) έχει σχεδόν εξαφανιστεί. Το ίδιο συμβαίνει τα τελευταία 5 ή 10 χρόνια και σε τουλάχιστον 75 ποτάμια και ρυάκια σε ολόκληρη την οροσειρά Μπρουκς, μήκους 1.000 χιλιομέτρων, που διαχωρίζει τη βόρεια Αλάσκα από την αρκτική της ακτή. Ερευνητές προσπαθούν να εξηγήσουν το φαινόμενο, που είναι πολύ πιθανό να συμβαίνει και σε άλλες περιοχές του κόσμου, όπως στον Καναδά (ήδη έχουν εντοπιστεί δύο πορτοκαλί ρυάκια) και τη Ρωσία. Η παγωμένη τούνδρα καλύπτει συνολικά περίπου το ένα τέταρτο του βόρειου ημισφαιρίου.

Η αύξηση της μέσης θερμοκρασίας στο Εθνικό Πάρκο της Κοιλάδας Κομπούκ κατά 2,4 βαθμούς Κελσίου από το 2006, εξηγεί γιατί έχει ήδη λιώσει γύρω στο 40% του μέχρι πρότινος μόνιμα παγωμένου υπεδάφους, δηλαδή του στρώματος του εδάφους που βρίσκεται ακριβώς κάτω από το επιφανειακό χώμα και παρέμενε παγωμένο κατά τη διάρκεια ολόκληρου του έτους. Ομως, πώς η τήξη του παγωμένου υπεδάφους μπορεί να κάνει τα διαυγή ποτάμια πορτοκαλί; Η απάντηση στο ερώτημα αυτό είναι σημαντική όχι μόνο για τις οικολογικές επιπτώσεις του φαινομένου, αλλά και για τους κατοίκους των χωριών της περιοχής, που ψάρευαν και έπιναν από το νερό των ποταμών.

Στα εκατοντάδες μέτρα του μόνιμα παγωμένου υπεδάφους υπάρχει φυτικό και ζωικό υλικό που περιέχει διπλάσια ποσότητα άνθρακα απ' όση περιέχει σήμερα η ατμόσφαιρα. Οταν το υπέδαφος λιώνει, τότε τα μικρόβια αρχίζουν να μεταβολίζουν αυτό το υλικό, παράγοντας διοξείδιο του άνθρακα και μεθάνιο, μαζί με μια χαρακτηριστική μυρωδιά λαχανικών που σαπίζουν. Ο πάγος αυτός κρύβει και άλλες εκπλήξεις. Το 2016, στη Ρωσία, παγωμένα μικρόβια άνθρακα (της επικίνδυνης ασθένειας) που επανενεργοποιήθηκαν οδήγησαν στον θάνατο ενός 12χρονου παιδιού. Μπορεί επιπλέον να απελευθερωθούν ιοί από το παρελθόν καθώς και τοξικές ενώσεις του υδραργύρου.

Οι ερευνητές εξέτασαν το ενδεχόμενο η μεταβολή στα ποτάμια της Αλάσκας να οφείλεται στη δράση μικροβίων μέσα στο υπέδαφος που έλιωσε. Κατά τη βιολογική διάσπαση οργανικών ενώσεων παράγονται ενδιάμεσα προϊόντα που συμμετέχουν σε οξειδοαναγωγικές αντιδράσεις με το οξυγόνο του αέρα. Εκεί όμως που δεν υπάρχει ελεύθερο οξυγόνο, ο μεταβολισμός των βακτηρίων μπορεί να οδηγήσει στην αναγωγή (δηλαδή στη χρήση ως οξειδωτικού) άλλων ουσιών, όπως ο φωσφόρος ή και στην αναγωγή του οξειδωμένου σιδήρου, που μαζί με οργανικές ουσίες και ενώσεις του μαγγανίου δίνουν στο χώμα το καφέ του χρώμα.

Η χρήση οξειδωμένου σιδήρου από τα βακτήρια θα μπορούσε να είναι μια εξήγηση για το χρώμα των ποταμών, καθώς οι ανηγμένες παραλλαγές του δίνουν ενώσεις διαλυτές στο νερό. Αν υπόγεια ύδατα πλούσια σε τέτοιες ενώσεις αποχυθούν σε ένα καλά οξυγονωμένο ρεύμα νερού, όπως αυτό των ρυακιών και των ποταμών της Αλάσκας, τότε οξειδώνονται και πάλι, παίρνοντας πορτοκαλί - καφέ χρώμα, θολώνοντας το νερό ως αιωρούμενα σωματίδια σκουριάς. Πράγματι, επιτόπια έρευνα στην περιοχή οδήγησε στον εντοπισμό σε ορισμένα σημεία σε βάθος 1,5 μέτρου, χώματος με γκρι χρώμα (χαρακτηριστικό ενώσεων του ανηγμένου σιδήρου). Οι υπόγειες ροές νερού μπορεί να ξύπνησαν γεωχημικές διεργασίες που ήταν αδρανείς επί χιλιάδες χρόνια, ακριβώς επειδή το έδαφος ήταν παγωμένο.

Η επιτόπια έρευνα οδήγησε στον εντοπισμό αρκετών σημείων που η βλάστηση φαινόταν σα να έχει καεί. Κάτω από τα μαύρα σημεία, μια πορτοκαλί γλίτσα κάλυπτε τα βράχια, ενώ το pH του νερού, που έρρεε σχηματίζοντας πολύ μικρά ρυάκια, ήταν μόλις 3,5, δηλαδή εξαιρετικά όξινο. Αντίθετα η σκουριά σε αυτό το νερό ήταν περιορισμένη, καθώς μεγάλο μέρος του σιδήρου ήταν ακόμη σε διάλυση. Αν τα μικρόβια μπορούν να δώσουν μια εξήγηση για το πορτοκαλί χρώμα, δεν μπορούν να εξηγήσουν την τόσο υψηλή οξύτητα. Γι' αυτήν πρέπει να ευθύνονται τα αποθέματα ορυκτού πυρίτη (ένωση σιδήρου και θείου) που υπάρχουν στην περιοχή.

Οταν μια ένωση του θείου (σουλφίδιο) εκτεθεί στο νερό και το οξυγόνο, το θείο μπορεί να ενωθεί με υδρογόνο και οξυγόνο σχηματίζοντας θειικό οξύ. Η ρύπανση με οξέα και μέταλλα, συμπεριλαμβανόμενου του σιδήρου, είναι γνωστό πρόβλημα στα ορυχεία και στις λίμνες αποβλήτων της εξόρυξης. Η όξινη απορροή συμβαίνει και χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση, όταν ροές νερού διαβρώνουν πετρώματα σουλφιδίων. Η τήξη του υπεδάφους μπορεί να επιτρέπει στο οξυγονωμένο επιφανειακό νερό να φτάσει ως τα πλούσια σε πυρίτες πετρώματα για πρώτη φορά τις τελευταίες χιλιετίες, με αποτέλεσμα τον σχηματισμό θειικού οξέος και την οξείδωση του υπολειπόμενου σιδήρου, που κανονικά θα καταβυθιζόταν ως σκουριά. Ομως, το οξύ είναι ικανό να διαλύσει τον οξειδωμένο σίδηρο, επιτρέποντάς του να διαλυθεί μέσα στα υπόγεια νερά, με την ανηγμένη του μορφή. Μπορεί φυσικά να διαλύσει και άλλα μεταλλεύματα, όπως του χαλκού, του ψευδαργύρου, του καδμίου, του μολύβδου και του αρσενικού, με τα τρία τελευταία πολύ γνωστά για την τοξικότητά τους. Υπάρχουν περιοχές που τα αποθέματα σουλφιδίων τους είναι ικανά να τροφοδοτούν αυτές τις χημικές αντιδράσεις επί χιλιετίες. Η απορροή τελικά καταλήγει στη θάλασσα, διασπείροντας το πρόβλημα σε μεγαλύτερη κλίμακα. Ωστόσο, όταν εξαντληθούν αυτά τα αποθέματα, το πιθανότερο είναι το φυσικό περιβάλλον και τα οικοσυστήματα που υποστήριζε να ανακάμψουν.