Avec le mollisol situé en surface, le pergélisol constitue le cryosol. Il contient de la glace et la matière organique gelée qui s’est accumulée sur des millénaires.

Il représente le quart des terres de l’hémisphère Nord, soit une surface grande comme l’Europe. Il peut atteindre plusieurs centaines de mètres d’épaisseur. Il couvre l’ensemble des terres situées autour de l’océan Arctique (pôle Nord), où les températures moyennes sont inférieures à 0 °C, et d’immenses surfaces en Alaska et en Sibérie.

En Antarctique, où l’on trouve les températures les plus froides de la planète, le pergélisol est général. Dans les Alpes, il se situe au-dessus de 2 500 m sur les ubacs.

Ce sol gelé contient une grande quantité de carbone, accumulé à partir de plantes et d’animaux morts depuis des milliers d’années.

Aujourd’hui, le réchauffement planétaire, entraîne la diminution progressive de nombreuses zones englacées, dont celles de pergélisol qui ont tendance à dégeler en surface, entrant ainsi dans la catégorie du mollisol.

De ce fait, même si l’idée de la « permanence », évoquée dans la racine du mot, n’est sans doute pas à revoir, ce sont les cartes géographiques établissant les régions à pergélisol, qui doivent être modifiées régulièrement. Les modèles climatiques prévoient qu’en 2100, le pergélisol pourrait avoir dégelé, en moyenne, sur les trois premiers mètres d’épaisseur et avoir été réduit de 30 à 90 %. 

La fonte persistante du pergélisol a des conséquences multiples.

Dans les zones de fonte, tout ce qui est construit (maisons, routes, etc.) s’affaisse et les glissements de terrains se multiplient, en raison de la perte de stabilité des sols.

Le réchauffement et la fonte en surface conduit à de profondes modifications des écosystèmes.

• apparition de nombreuses mares où se développent des quantités importantes de microorganismes qui, se nourrissant de la matière organique présente, accélèrent l’émission de dioxyde de carbone (CO₂) et de méthane (CH₄) ;
• apparition d’une flore nouvelle, riches en buissons.

Ces transformations menacent les troupeaux de rennes, sauvages ou domestiques, et les peuples nomades autochtones de la Sibérie.

On peut craindre de telles menaces dans les autres régions où le pergélisol fond.

Le dégel fait que les microbes « dormants » du sol reprennent leur activité métabolique et dégradent le carbone organique du sol, libérant du CO₂, du méthane (CH₄), et du protoxyde d’azote (N₂O). Les quantités potentiellement libérables dans l’atmosphère sont, de façon certaine, considérables mais difficiles à prévoir.

Notons aussi que le méthane est 25 fois plus efficace pour le réchauffement atmosphérique que le dioxyde de carbone (CO₂), à masse égale. Le protoxyde d’azote l’est 300 fois plus. Ces quantités s’ajouteraient à celle émises par l’agriculture, par l’utilisation massive d’engrais. Ce surplus de gaz à effet de serre pourrait avoir un effet d’emballement sur les changements climatiques, raison pour laquelle la fonte du pergélisol est classée dans les signes vitaux de la planète.

Seule, la réussite des programmes de réduction des émissions de ces gaz peut ralentir cette évolution.

Le mercure gazeux (HgO) est émis dans l’atmosphère par des sources naturelles (émissions atmosphériques des volcans, feux de forêts, altération des roches, dégazage des eaux de surface, etc.) et les activités humaines (combustion du charbon, en particulier).

La circulation atmosphérique fait que les polluants ont tendance à se déplacer vers les latitudes plus élevées.

Depuis des dizaines de milliers d’années, le mercure n’a pas cessé de s’accumuler dans les sols gelés de l’Arctique et le taux de mercure contenu dans le pergélisol de l’Arctique est gigantesque. Or, le réchauffement planétaire fait fondre le pergélisol, libérant ainsi des quantités importantes de mercure.

Sous différentes espèces chimiques (oxydées, ioniques, inorganiques et organiques), sous forme aqueuse ou adsorbée sur des particules, le mercure se retrouve au sein des différents écosystèmes terrestres et marins. Comme le mercure possède la capacité de s’accumuler dans les tissus des organismes vivants (bioaccumulation) et de se concentrer au fil des chaînes alimentaires (bioamplification), la santé des populations autochtones de l’Arctique qui dépendent de la pêche et de la chasse est donc menacée, mais le problème est sans doute plus mondial.

En 2022, des observations scientifiques en Alaska montre des lacs de plus en plus nombreux apparaissent avec le dégel du pergélisol et que ces lacs bouillonnent de gaz à effet de serre qui se libèrent dans l’atmosphère.

Depuis une dizaine d’années, des trous imposants (une vingtaine) de quelques dizaines de mètres de diamètre et d’une cinquantaine de mètres de profondeur ont été repérés au nord de la Sibérie, au sein de territoires proches de l’Arctique. Avec le réchauffement planétaire et la décomposition de la matière organique présente dans le pergélisol, du gaz chaud s’accumule sous la surface, et se libère au cours d’explosions qui laissent de profonds « cratères » et apportent à l’atmosphère un puissant gaz à effet de serre, le méthane.

En outre, ce gaz pouvant s’enflammer, les risques de mégafeux sont importants dans des forêts souffrant de la sécheresse.

Certains microorganismes, animaux ou végétaux ont la capacité de reprendre l’activité de la vie après une période de congélation ou une déshydratation extrême. Cet état dormant est appelé cryptobiose. Il se caractérise par une réduction du métabolisme qui, dans certains cas, peut même être indécelable. Lorsque les conditions le permettent, les organismes peuvent retrouver un état de vie active, qualifié de «reviviscence».

En particulier, dans le nord de la Russie, la fonte du pergélisol (permafrost) a libéré des foyers de spores du très dangereux bacille de l’anthrax (ce mal avait été éradiqué dans cette région, depuis 1941).

En 2002, un nématode (petit ver rond microscopique) a été découvert, congelé depuis 46 000 ans dans le pergélisol sibérien. Il a été ressuscité en 2018 par les scientifiques. C’est la plus longue cryptobiose enregistrée chez les nématodes.

Cet état dormant est connu pour d’autres espèces comme les tardigrades.

En 2020, en Russie, des scientifiques ont étudié une espèce animale microscopique, le bdelloïde, ayant survécu dans le permafrost en Sibérie durant 24 000 ans. Ces organismes ont été prélevés à 3,6 mètres en dessous de la surface du pergélisol. Après décongélation, l’animal d’environ un demi-millimètre de long vivant généralement en eau douce est revenu à la vie, et a pu se reproduire de façon asexuée (on dit aussi, se cloner) et se nourrir.

Accélérée par le réchauffement planétaire, la fonte récente du pergélisol a permis la découverte des restes bien conservés de différents animaux de l’ère glaciaire, dont des loups et des mammouths. Grace aux progrès du génie génétique, des entreprises spécialisées en biotechnologie, travaillent sur la possibilité d’une résurrection génétique de ces organismes.

Les modélisations les plus récentes (2022) indiquent que, même avec des mesures d’atténuation des changements climatiques les plus rigoureuses, prises dès maintenant, les climats de l’Europe du Nord ne seront plus suffisamment froids et secs pour maintenir gelé le permafrost, et la fonte du permafrost pourrait rapidement franchir un point de non-retour (le point de basculement), beaucoup plus tôt que prévu jusqu’ici.