Thar hun blæser: hvad, hvorfor og hvor af gejsere

Hvis du har været til Yellowstone National Park, og du har sikkert set en af verdens mest berømte gejsere. Cirka hver time til halvanden time skyder Old Faithful en tårnhøje plume af varmt vand og damp i luften. Skarer af kamera-lastet turister sværme på sikker afstand-vandet kan være en svidende 200 grader Fahrenheit (omkring 95 grader Celsius) og dampen mere end 350 grader F (175 grader c).

forskere har også strømmet til Old Faithful., Dens pålidelige Blaster giver et naturligt laboratorium til at studere, hvordan kogende vandstråler ud af jorden og i luften. I en erindringsbog i 2017 Årlige Gennemgang af Earth and Planetary Sciences, geophysicist Susan Kieffer minder om, hvordan en Ansel Adams fotografi af Gamle Trofaste inspireret hende til at pakke sin 9-årige søn i en vw autocamper og sat ud til Yellowstone i 1976. I en måned for optagelserne, Old Faithful, hun satte scenen for den moderne forståelse af, hvordan opvarmet vand og damp, der interagerer i underjordiske kamre, magt gejser vulkanudbrud.,

i Dag, at forskere har undersøgt, ikke kun Yellowstone gejsere — som tegner sig for omkring halvdelen af verdens samlede — men hundredvis af andre over hele verden. De omfatter grupperinger af gejsere på steder som Island, Ruslands Geyserdal og Ne..ealands nordø. Forskere har dumpet farvet farvestof ned i halsen på gejsere for at se, hvor lang tid det tager farven at rydde, og peberede den nærliggende jord med seismometre for at lytte til underjordiske rumblings før hver eksplosion.,

sådanne undersøgelser afslører nu den komplekse fysik bag gejsere, to geovidenskabsfolk skriver i 2017 årlige gennemgang af jord-og Planetvidenskab.

Det tager en sjælden kombination af underjordiske hulrum og hot springs, drevet af geotermisk energi, til at skabe disse fantastiske naturlige springvand, siger Shaul Hurwitz af US Geological Survey har i Menlo Park, Californien, og Michael Manga af University of California, Berkeley., Her er et kig på, hvad der driver disse sjældne, fascinerende udbrud, og hvad forskere lærer om, hvorfor udbrud slutter, ændrer deres timing og til tider forsvinder helt. Gejsere kunne også give ledetråde til, hvor store, farlige vulkaner fungerer-og endda fortælle os om planetariske processer på andre verdener.

Hvad er en gejser?

en gejser er enhver varm kilde, der lejlighedsvis udbryder en kombination af turbulent vand og damp. Det betyder, at gejsere kræver konstant genopfyldning af både varme og vand., Så de fleste findes i vulkansk aktive områder, der leverer varme nedenunder, og på steder med masser af regn eller snefald for at give vandet. Mange gejsere forekommer i grupper kendt som geyserfelter, hvor udbruddet af en bestemt gejser kan påvirke opførelsen af nærliggende dem — hvilket gør dem mere uberegnelige, for eksempel, eller mindre hyppige.gejsere kræver også underjordiske hulrum, hvor vand, damp og tryk kan akkumulere. Uden sådanne hulrum ville vand simpelthen sprænge stille og konsekvent i en varm kilde., De nedgravede hulrum tillader væske og gas at bygge op over tid, oprette det komplekse samspil mellem tryk og temperatur, der resulterer i en pludselig, turbulent udledning.

de Fleste gejsere nå højder af et par fødder til snesevis af meter. Yello .stone ‘ s Steamboat geyser — den største i verden — bryder regelmæssigt ud til en højde på omkring 375 fod.

Hvad får en geyser til at bryde ud?

vand, der siver ned ovenfra, opvarmes af geotermisk varme nedenunder og danner trykdamp i et underjordisk hulrum., Det høje tryk får vandet til at blive overophedet over dets sædvanlige kogepunkt på 212 grader F (100 grader c). Når vandet får en chance for at ekspandere, for eksempel ved at sive ud af geyseråbningen, falder trykket straks, så superhotvandet kan koge. Næsten øjeblikkeligt omdannes det dybe vand til damp, der ekspanderer hurtigt og voldsomt og skubber hele vanddampblandingen ind i luften som et udbrud.,

den tyske kemiker, Robert Bunsen (af Bunsen-brænder fame) opdaget dette forhold mellem tryk og kogepunkter i 1846 efter at sætte et termometer ned Geysir, gejser i det sydlige Island fra, som det fænomen, der får sit navn, der betyder “at tud” eller “til at haste videre.”

siden da har forskere udført andre eksperimenter, såsom at sætte farvestof i Old Faithful for at spore, hvor længe farven ville vare gennem en række udbrud., Dette arbejde, i 1963, viste, at det krævede mere end 24 udbrud for gejseren at rydde, hvilket antyder, at Old Faithful ‘ s underjordiske hulrum indeholdt meget mere væske end den mængde, der blev udstødt i hver eksplosion.

i nyere forskning har Manga og hans kolleger arbejdet på et geyserfelt i Chile kendt som El Tatio, omkring 14.000 fod højt i Atacama-ørkenen. Ved sådanne høje højder koger vandet ved en lavere temperatur, så det tager mindre geotermisk varme at producere en gejser., Turister ankommer ved daggry for at se de skarpe dampplumer, der kondenserer i den kolde luft, og når de er heldige, et spektakulært udbrud mod den bjergrige baggrund.

Manga ‘ s team installeret instrumenter til at måle tryk og temperatur i forskellige dybder i gejser område, samt seismiske aktivitet og flytning af jorden. “Vi kan bekræfte, at Bunsens ideer er korrekte-at udbrud begynder, når kogning begynder øverst i vandkolonnen —” siger Manga. “Og vi kan også besvare spørgsmål som, hvorfor slutter udbrud?”Svaret, som hans gruppe fandt i de sidste par år, er, at gejsere slutter, når de løber tør for damp, der kommer fra større dybder.,geotermisk efterforskning har dræbt mange geyserfelter på steder som Nevada og Ne..ealand. Ved at udnytte underjordiske varmekilder — for det meste fra radioaktivt henfald af elementer i planetens skorpe — for at udvinde energi, har virksomheder fjernet den varme, der brændte gejsere der.

Hvorfor er gejser adfærd så svært at forudsige?

nogle gejsere er lige så regelmæssige som urværk, mens andre er uberegnelige. Nøglen til at forudsige udbrud er at se en gejser i meget lang tid., I Yellowstone park rangers og amatører har samlet registreringer på Old Faithful og andre steder strækker sig tilbage over årtier.

på den mindre undersøgte El Tatio studerede Mangas team en stor gejser kaldet El Jefe. I 2012 brød det ud i gennemsnit hver 132 sekunder i løbet af ugen forskerne var der. I 2014, da forskerne vendte tilbage, udbrudte det i gennemsnit hvert 105 sekund. I dag er det helt dødt.gejsere er Flygtige. Over tid kan gejsere ændre deres aktivitet på grund af den måde, varme og vand strømmer gennem jorden., Vandet bærer normalt silica-rige mineraler, som udfælder ud på jorden som glatte hauger eller terrasser omkring udbrudspunktet. Disse mineraler kan også gunk de underjordiske ledninger, gennem hvilke vandet strømmer, hvilket får nogle gejsere til at lukke ned og andre til at forynge.

vejret kan justere en geysers urværk. Nogle, såsom Yello .stone ‘ s Daisy Geyser, er dækket af store vandpuljer; i koldt, regnvejr tager det længere tid for overfladevandet at nå kogende og gejseren at bryde ud., Vind kan også ændre udbrudsfrekvens, da stærke vinde afkøler overfladevandet og forsinker udbrud.

Jordskælv kan også ændre frekvensen af geyser vulkanudbrud, selv meget langt væk. I 2002, En størrelse-7.,9 jordskælv i Alaska ændrede opførelsen af nogle af Yello .stone gejsere, mere end 1.900 miles væk. Få timer efter jordskælvet brød flere små varme kilder ud i helt nye midlertidige springvand, mens andre mere etablerede gejsere begyndte at bryde ud mere eller mindre ofte. “Antagelig ændrede passagen af seismiske bølger de veje, gennem hvilke væsker bevægede sig,” siger Manga. “Sjove ting kan ske i jorden .”

er gejsere vulkaner?

NR. Gejsere bryder ud vand og damp snarere end klippen og asken, der kommer ud af en vulkan., Gejsere er også fysisk meget mindre end vulkaner, og udbrud oftere. Stadig er mange af processerne ens, og målinger af gejsere kan hjælpe forskere med at forstå nogle aspekter af vulkaner, siger Manga. For eksempel, at studere, hvor stort et underjordisk hulrum skal være, før en gejserformer kan hjælpe med at belyse forholdet mellem underjordiske magakamre og vulkanudbrud.

det gør gejsere små naturlige laboratorier til at udforske eruptive processer, som dem på vulkaner., Seismologer har sporet små rumblings i jorden, der stammer fra gejsere, før de slipper løs i en eksplosion. Rystelserne kommer sandsynligvis fra bobler, der hurtigt vokser og kollapser inden for det underjordiske reservoir. I de senere år har forskere dokumenteret små seismiske rumblings, de kalder “forspil”, hvilket ofte tyder på, at et større udbrud er på vej. Forspillet primes tilsyneladende gejseren til at blæse., Der er ikke noget lignende forspil på vulkaner, men at forstå de tegn, der opstår, før en geyser bryder ud, kan hjælpe forskere med at tænke mere kreativt om, hvad de skal kigge efter på vulkaner.

er der gejsere på verdener uden for Jorden?

Ja. Neptuns måne Triton og Saturns måne Enceladus udbryder begge lejlighedsvis blandinger af faste stoffer og gas fra deres iskolde overflader. På Triton synes energikilden at være sollys, der falder på overfladen og opvarmer det ovenfra og danner stråler, der muligvis er lavet af nitrogen., På Enceladus forårsager tidevand forårsaget af Saturns gravitationstræk, at den ydre isskal bøjes og danner Rift. Planetariske forskere tror, at det materiale, sprøjtning i rummet fra Enceladus kommer fra en begravet ocean, så eventuelle fremtidige sonder, der kan være i stand til at flyve direkte gennem en af disse gejsere, smagning for kemiske tegn på liv fra dybt inde i månen.

hvilket gør gejsere ikke kun til et turistunderværk på jorden, men en mulig måde at udforske livet på andre fjerne verdener.