Несмотря на более чем столетнюю проверку, внутренняя работа Old Faithful и других гейзеров Йеллоустонского национального парка остается загадкой.
Ученые до сих пор спорят об основах, таких как то, как вода и пар создают давление под землей, прежде чем извергается гейзер. Теперь высокотехнологичный взгляд на Lone Star Geyser, одного из самых пунктуальных барботеров парка, наконец-то может решить некоторые из этих давних загадок. Исследование может также помочь ученым лучше понять и предсказать извержения вулканов.
«Сигналы, которые мы записываем в гейзерах, могут лучше ограничивать источники, которые генерируют эти сигналы в вулканах», - сказал Шауль Гурвиц, соавтор исследования и гидролог исследования из Геологической службы США в Менло-Парке, Калифорния.
Мини вулканы
Гейзеры похожи на миниатюрные вулканы с крошечными подземными толчками, которые предупреждают о грядущих взрывах и смертельно горячих жидкостях, возникающих в воздухе. Большие различия между ними - водопровод - вода против лавы - и пунктуальность. Но предсказуемость гейзеров делает их идеальным испытательным стендом для выяснения того, как работают извержения.
В 2010 году Гурвиц собрал дюжину пекарей-геологов со всего мира для недельного эксперимента в гейзере Lone Star. Они измеряли расход воды, движения грунта, сейсмические и звуковые волны, а также записывали высокоскоростное видимое и инфракрасное видео. Гейзер Lone Star извергается каждые три часа.
Результаты помогают объяснить процессы, контролирующие изящные струи воды и пара, а также то, что происходит под землей до, во время и после извержения, считают исследователи. Полученные результаты были опубликованы 19 июня в Журнале геофизических исследований: Твердая Земля.
Четыре этапа
Эксперимент показал, что извержение Одинокой Звезды имеет четыре различные фазы, каждая с уникальным геофизическим сигналом, сказал Гурвиц. Когда давление растет под землей, фаза «предварительной игры» с импульсами пара и воды сигнализирует о предстоящем взрыве. Затем начинается извержение с фонтанами воды и пара со скоростью от 36 до 63 миль в час (от 58 до 101 км / ч). Исследователи отслеживали частицы в струйной воде с помощью высокоскоростных камер для расчета скорости. Затем следует спокойная фаза после извержения, заканчивающаяся фазой перезарядки, в то время как конус гейзера пополняется.
Около половины из 1000 известных в мире гейзеров находятся в Йеллоустоне, который является огромным вулканическим полем, в котором в прошлом было, по меньшей мере, три гигантских извержения кальдеры. Гейзеры, такие как Old Faithful и Lone Star, обычно находятся возле недавно действующих вулканов, где магма может нагревать подземные воды. Они образуются, когда дроссельные точки препятствуют проникновению воды и пара под землю, задерживая пузырьки, которые в конечном итоге взрываются, превращаясь в извержение гейзера.
Что под землей
Было установлено, что общая тепловая мощность гейзера Lone Star составляет около 1,4 мегаватт, что достаточно для питания 1000 домов в течение одного часа. Но тепло составляет менее 0,1 процента от общего тепловыделения всей кальдеры Йеллоустона, сказал Гурвиц. Это говорит о том, что большая часть тепла, пытающегося вырваться на поверхность (от магмы глубоко в коре), излучается геотермальными элементами, выделяющими пар, например, в восточной части парка.
«Steam может переносить много тепла», - сказал Гурвиц. «Даже если вы взяли все гейзеры в Йеллоустоне, общая тепловая мощность относительно незначительна».
По его словам, Гурвиц и его соавторы в настоящее время готовят еще одну журнальную статью о форме подземного водопровода Lone Star Geyser.
Исследования, опубликованные недавно на гейзерах в Долине гейзеров на российском Камчатском полуострове и в «Старом верном Йеллоустоне», показали, что многие камеры гейзеров могут иметь форму яйца, а не длинных узких труб, как ранее предполагали исследователи.
«Гейзеры не так просты, как можно увидеть на глаз», - сказал Гурвиц.
