Thar she fouká: co, proč a kde gejzírů

Pokud jste byli v Yellowstonském národním parku, určitě jste viděli jeden z nejslavnějších gejzírů na světě. Asi každou hodinu až hodinu a půl staré věrné střílí do vzduchu tyčící se oblak horké vody a páry. Davy fotoaparát-naložený turisty roj v bezpečné vzdálenosti — voda může být až 200 stupňů Fahrenheita (asi 95 stupňů Celsia) a parní více než 350 stupňů F (175 stupňů C).

vědci se také hrnuli ke starým věřícím., Jeho spolehlivé výbuchy poskytují přirozenou laboratoř pro studium toho, jak vroucí voda proudí ze země a do vzduchu. V monografii v roce 2017 Annual Review of Earth and Planetary Sciences, geofyzik Susan Keiffer vzpomíná, jak Ansel Adams fotografii Old Faithful inspiroval ji, aby si sbalila 9-rok-starý syn do Volkswagen karavan a vyrazil na Yellowstone v roce 1976. Za měsíc natáčení Old Faithful připravila půdu pro moderní pochopení toho, jak ohřátá voda a pára, interagující v podzemních komorách, pohánějí výbuchy gejzíru.,

Dnes, vědci studovali nejen Yellowstonské gejzíry, které tvoří asi polovinu celkové světové — ale stovky dalších lidí po celém světě. Zahrnují seskupení gejzírů na takových místech, jako je Island, Ruské Údolí gejzírů a Severní ostrov Nového Zélandu. Vědci kopačky barevné barvivo do krku gejzíry, aby viděli, jak dlouho to trvá, barvy jasné, a zasypal okolní země s seismometry poslouchat podzemní hřmění před každým výbuchem.,

takové studie nyní odhalují složitou fyziku za gejzíry, dva geovědci píší ve výročním přehledu země a planetárních věd v roce 2017.

To trvá vzácná kombinace podzemní dutiny a horké prameny, poháněné geotermální energie, chcete-li vytvořit tyto ohromující přírodní fontány, řekněme Shaul Hurwitz z US Geological Survey v Menlo Park, Kalifornie, a Michael Manga University of California, Berkeley., Zde je pohled na to, co pohání tyto vzácné, fascinující erupce, a to, co vědci se učí o tom, proč erupce end, měnit jejich časování a někdy i úplně zmizí. Gejzíry by také mohly poskytnout vodítka k tomu, jak velké, nebezpečné sopky fungují — a dokonce nám vyprávějí o planetárních procesech na jiných světech.

co je to gejzír?

gejzír je jakýkoli horký pramen, který občas vybuchne kombinací turbulentní vody a páry. To znamená, že gejzíry vyžadují neustálé doplňování tepla i vody., Většina se tak nachází ve vulkanicky aktivních oblastech, které dodávají teplo zespodu, a v místech se spoustou deště nebo sněžení, které poskytují vodu. Mnoho gejzírů se objevují ve skupinách známý jako gejzír pole, kde se erupce jeden konkrétní gejzír, může mít vliv na chování okolí — což je více nevyzpytatelné, například, nebo méně časté.

gejzíry také vyžadují podzemní dutiny, kde se může hromadit voda, pára a tlak. Bez takových dutin by se voda v horkém prameni tiše a důsledně otřásla., Pohřben dutin nechte kapalinu a plyn, vybudovat v průběhu času, nastavení komplexní souhry mezi tlakem a teplotou, která má za následek náhlý, turbulentní výtok.

Většina gejzíry dosahují výšky několika metrů do desítek metrů. Yellowstonův parník gejzír-největší na světě — pravidelně vybuchuje do výšky kolem 375 Stop.

co způsobuje výbuch gejzíru?

voda prosakující shora se ohřívá geotermálním teplem zespodu a vytváří tlakovou páru v podzemní dutině., Vysoký tlak způsobuje, že se voda přehřívá nad obvyklým bodem varu 212 stupňů F (100 stupňů C). Když se voda dostane šanci rozšířit, například tím, že unikající z gejzír otevření, tlak okamžitě klesne, což umožňuje superhot vody do varu. Téměř okamžitě se hluboká voda přemění na páru, která se rychle a násilně rozšiřuje a tlačí celou směs vody a páry do vzduchu jako erupci.,

německý chemik Robert Bunsen (Bunsenův hořák fame) objevil tento vztah mezi tlakem a body varu v roce 1846 po uvedení teploměr Geysir, gejzír v jižní části Islandu, z nichž tento jev má své jméno, které znamená „výtok“ nebo „spěchat dále.“

od té doby vědci provedli další experimenty, například uvedení barviva do starých věřících, aby zjistili, jak dlouho bude barva trvat řadou erupcí., Že práce, v roce 1963 ukázal, že to trvalo více než 24 erupce na gejzír jasné, což naznačuje, že Starý Věrný je podzemní dutina obsahovala mnohem více tekutiny, než je částka, katapultoval v každém výbuchu.

V nedávném výzkumu Manga a jeho kolegové pracovali v oblasti gejzírů v Chile známé jako El Tatio, asi 14 000 metrů vysoko v poušti Atacama. Při tak vysokých nadmořských výškách se voda vaří při nižší teplotě, takže k výrobě gejzíru trvá méně geotermálního tepla., Turisté dorazí na úsvitu sledovat jemný parní chocholy kondenzace v chladném vzduchu, a když mají štěstí, velkolepé erupce proti horské pozadí.

Manga tým instalovány přístroje pro měření tlaku a teploty v různých hloubkách v gejzír pole, stejně jako seismické aktivity a přesouvá ze země. „Můžeme potvrdit, že Bunsenovy myšlenky jsou správné-že erupce začínají, když začíná vaření v horní části vodního sloupce,“ říká Manga. „A můžeme také odpovědět na otázky jako: Proč erupce končí?“Odpověď, jeho skupina nalezená v posledních několika letech, je, že gejzíry končí, když jim dojde pára, která pochází z větších hloubek.,

geotermální průzkum zabil mnoho gejzírových polí v místech, jako je Nevada a Nový Zéland. Klepnutím do podzemních zdrojů tepla — většinou z radioaktivního rozpadu prvků v planetární kůře — k získávání energie, společnosti odstranili teplo, které fueled gejzíry.

proč je chování gejzíru tak těžké předvídat?

některé gejzíry jsou stejně pravidelné jako hodinky, zatímco jiné jsou nevyzpytatelné. Klíčem k předpovídání erupcí je sledovat gejzír po velmi dlouhou dobu., V Yellowstonu, Park rangers a amatéři shromáždili záznamy na Old Faithful a jinde táhnoucí se desetiletí.

v méně prověřeném El Tatio studoval Manga tým velký gejzír jménem El Jefe. V roce 2012 vybuchla v průměru každých 132 sekund během týdne, kdy tam vědci byli. V roce 2014, kdy se vědci vrátili, vybuchla v průměru každých 105 sekund. Dnes je úplně mrtvý.

gejzíry jsou pomíjivé. V průběhu času mohou gejzíry změnit svou činnost kvůli způsobu, jakým teplo a voda protékají zemí., Voda obvykle nese minerály bohaté na oxid křemičitý, které se vysráží na zem jako úhledné mohyly nebo terasy kolem bodu erupce. Tyto minerály mohou také sajrajt do podzemního potrubí, kterým voda proudí, což způsobuje některé gejzíry vypnout a ostatní, aby omladit.

počasí může vylepšit hodinky gejzíru. Některé, jako je Yellowstonský gejzír, jsou pokryty velkými bazény vody; v chladném, deštivém počasí trvá déle, než povrchová voda dosáhne varu a gejzír vybuchne., Vítr může také změnit frekvenci erupce, protože silné větry ochlazují povrchové vody a zpomalují erupce.

Zemětřesení může také změnit frekvenci gejzír erupce, a to i od velmi daleko. V roce 2002, magnituda-7.,9 zemětřesení na Aljašce změnilo chování některých gejzírů Yellowstone, více než 1900 mil daleko. Během několika hodin po zemětřesení, několik malých hot springs vtrhl do zbrusu nové dočasné fontány, zatímco jiné více-založena gejzíry začal soptit více či méně často. „Pravděpodobně průchod seismických vln změnil cesty, kterými se tekutiny pohybovaly,“ říká Manga. „Na Zemi se mohou stát zábavné věci.“

jsou gejzíry sopky?

ne. Gejzíry vybuchují vodu a páru spíše než skálu a popel, který vychází ze sopky., Gejzíry jsou také fyzicky mnohem menší než sopky a vybuchují častěji. Přesto je mnoho procesů podobných a měření gejzírů může vědcům pomoci pochopit některé aspekty sopek, říká Manga. Například, studuje, jak velké podzemní dutiny, musí být před gejzír formy by mohly pomoci osvětlit vztah mezi podzemní komory magma a vulkanické erupce.

to dělá gejzíry malými přírodními laboratořemi pro zkoumání eruptivních procesů, jako jsou ty na sopkách., Seismologové sledovali drobné rumblings v zemi, které vycházejí z gejzírů, než se uvolnil při výbuchu. Otřesy pravděpodobně pocházejí z bublin rychle rostoucích a kolabujících v podzemní nádrži. V posledních letech vědci zdokumentovali malé seismické chvění, které nazývají „předehra“, což často naznačuje, že na cestě je větší erupce. Předehra zřejmě připravuje gejzír na ránu., Neexistuje žádná podobná předehra na sopkách, ale pochopení příznaků, které vznikají před výbuchem gejzíru, by mohlo vědcům pomoci kreativněji přemýšlet o tom, co hledat na sopkách.

existují gejzíry na světech mimo zemi?

Ano. Neptunův měsíc Triton a Saturnův měsíc Enceladus občas vybuchují směsi pevných látek a plynu z jejich ledových povrchů. Na Tritonu se zdá, že zdrojem energie je sluneční světlo dopadající na povrch a zahřívání shora, tvořící trysky možná vyrobené z dusíku., Na Enceladus, přílivy způsobené gravitačním tahem Saturnu způsobují, že vnější ledová skořápka se ohýbá a vytváří trhliny. Planetární vědci se domnívají, že materiál, stříkání do vesmíru z Enceladu pochází z pohřbil oceán, a tak případné budoucí sondy tam by mohl být schopen letět přímo přes jeden z těchto gejzíry, ochutnávka pro chemické známky života z hlubin měsíce.

což dělá gejzíry nejen turistickým zázrakem na Zemi, ale možným způsobem, jak prozkoumat život na jiných vzdálených světech.