si has estado en el Parque Nacional de Yellowstone, seguramente has visto uno de los géiseres más famosos del mundo. Alrededor de cada hora a una hora y media, Old Faithful lanza una imponente columna de agua caliente y vapor al aire. Multitudes de turistas cargados de cámaras pululan a una distancia segura: el agua puede ser de 200 grados Fahrenheit (aproximadamente 95 grados Celsius) y el vapor más de 350 grados F (175 grados C).
los Científicos también han acudido a Old Faithful., Sus voladuras confiables proporcionan un laboratorio natural para estudiar cómo el agua hirviendo chorros de la tierra y en el aire. En una memoria de la revista anual de Ciencias de la Tierra y Planetarias de 2017, la geofísica Susan Kieffer recuerda cómo una fotografía de Ansel Adams de Old Faithful la inspiró a empacar a su hijo de 9 años en una autocaravana Volkswagen y partir hacia Yellowstone en 1976. En un mes de filmación de Old Faithful, preparó el escenario para la comprensión moderna de cómo el agua caliente y el vapor, interactuando en cámaras subterráneas, impulsan las erupciones del géiser.,
quizás el géiser más famoso del Parque Nacional de Yellowstone, Old Faithful envía miles de galones de agua hirviendo y vapor entre 100 y 200 pies hacia el cielo con cada erupción. Sus erupciones son frecuentes, pero nada para ajustar su reloj, con el tiempo entre las breves ráfagas oscilando entre una hora y casi dos.,
crédito: TOM SIEGFRIED (CC-BY-SA)
hoy en día, los investigadores han estudiado no solo los géiseres de Yellowstone, que representan aproximadamente la mitad del total mundial, sino cientos de otros en todo el mundo. Incluyen agrupaciones de géiseres en lugares como Islandia, el Valle de los géiseres de Rusia y la Isla Norte de Nueva Zelanda. Los científicos han arrojado tinte de color por la garganta de los géiseres para ver cuánto tiempo tarda el color en limpiarse, y salpicado el suelo cercano con sismómetros para escuchar ruidos subterráneos antes de cada explosión.,
Estos estudios ahora están revelando la compleja física detrás de los géiseres, escriben dos geocientíficos en la revisión anual de Ciencias de la Tierra y Planetarias de 2017.
se necesita una rara combinación de cavidades subterráneas y aguas termales, impulsadas por energía geotérmica, para crear estas impresionantes fuentes naturales, dicen Shaul Hurwitz del Servicio Geológico de los Estados Unidos en Menlo Park, California, y Michael Manga de la Universidad de California, Berkeley., He aquí un vistazo a lo que impulsa estas erupciones raras y fascinantes, y lo que los investigadores están aprendiendo sobre por qué las erupciones terminan, cambian su tiempo y a veces desaparecen por completo. Los géiseres también podrían proporcionar pistas sobre cómo operan los volcanes grandes y peligrosos, e incluso decirnos sobre los procesos planetarios en otros mundos.
¿Qué es un géiser?
un géiser es cualquier fuente termal que ocasionalmente erupciona una combinación de agua turbulenta y vapor. Eso significa que los géiseres requieren una reposición constante de calor y agua., Así que la mayoría se encuentran en áreas volcánicamente activas, que suministran calor desde abajo, y en lugares con mucha lluvia o nieve para proporcionar el agua. Muchos géiseres aparecen en grupos conocidos como campos de géiseres, donde la erupción de un géiseres en particular puede afectar el comportamiento de los cercanos, haciéndolos más erráticos, por ejemplo, o menos frecuentes.
los géiseres también requieren cavidades subterráneas donde el agua, el vapor y la presión pueden acumularse. Sin tales vacíos, el agua simplemente burbujearía silenciosa y consistentemente en una fuente termal., Los vacíos enterrados permiten que el fluido y el gas se acumulen con el tiempo, configurando la compleja interacción entre la presión y la temperatura que resulta en una descarga repentina y turbulenta.
ebullición a continuación: la plomería subterránea de los géiseres varía drásticamente de un lugar a otro, como en esta comparación de Nueva Zelanda (izquierda) y Wyoming (derecha)., Todos, sin embargo, son abastecidos por agua recargada durante la lluvia, y por una fuente de calor geotérmico profundo que eleva la temperatura del agua y la transforma explosivamente en vapor y un chorro de agua. Las fumarolas, por el contrario, eructan solo vapor y otros gases; las piscinas de aguas termales se calientan con energía geotérmica, pero carecen de la efervescencia de los géiseres. (No a escala).
crédito: S. HURWITZ y M., MANGA / ANNUAL REVIEW of EARTH and PLANETARY SCIENCES 2017ADAPTADO por DOUG BECKNER/KNOWABLE MAGAZINE
La mayoría de los géiseres alcanzan alturas de unos pocos pies a decenas de pies. El géiser Steamboat de Yellowstone, el más grande del mundo, erupciona regularmente a una altura de alrededor de 375 pies.
¿qué hace que un géiser entre en erupción?
El agua que se filtra desde arriba es calentada por calor geotérmico desde abajo, formando vapor presurizado en una cavidad subterránea., La alta presión hace que el agua se sobrecaliente por encima de su punto de ebullición habitual de 212 grados F (100 grados C). Cuando el agua tiene la oportunidad de expandirse, por ejemplo, al escaparse de la abertura del géiser, la presión cae inmediatamente, permitiendo que el agua del superhot hierva. Casi inmediatamente el agua profunda se transforma en vapor, que se expande rápida y violentamente y empuja toda la mezcla de agua y vapor al aire como una erupción.,
El químico alemán Robert Bunsen (de fama Bunsen-burner) descubrió esta relación entre la presión y los puntos de ebullición en 1846 después de colocar un termómetro en Geysir, el géiser en el sur de Islandia del que el fenómeno recibe su nombre, que significa «chorrear» o «precipitarse».»
desde entonces, los científicos han llevado a cabo otros experimentos, como poner tinte en Old Faithful para rastrear cuánto tiempo duraría el color a través de una serie de erupciones., Ese trabajo, en 1963, mostró que se necesitaron más de 24 erupciones para que el géiser se despejara, lo que sugiere que la cavidad subterránea de Old Faithful contenía mucho más líquido que la cantidad expulsada en cada explosión.
en investigaciones más recientes, Manga y sus colegas han trabajado en un campo de géiseres en Chile conocido como El Tatio, a unos 14,000 pies de altura en el desierto de Atacama. En tales elevaciones, el agua hierve a una temperatura más baja, por lo que se necesita menos calor geotérmico para producir un géiser., Los turistas llegan al amanecer para ver las tenues columnas de vapor que se condensan en el aire frío y, cuando tienen suerte, una espectacular erupción en el fondo montañoso.
el campo de géiseres del Tatio (en la foto) se encuentra en lo alto de la Cordillera de los Andes y alberga unos 80 géiseres activos.
crédito: DIEGO Delso, Delso.,Foto (CC-BY-SA)
El equipo de Manga instaló instrumentos para medir la presión y la temperatura a diferentes profundidades en el campo de géiseres, así como la actividad sísmica y el desplazamiento del suelo. «Podemos confirmar que las ideas de Bunsen son correctas: que las erupciones comienzan cuando comienza la ebullición en la parte superior de la columna de agua», dice Manga. «Y también podemos responder preguntas como, ¿por qué terminan las erupciones?»La respuesta, su grupo encontró en el último par de años, es que los géiseres terminan cuando se quedan sin vapor que proviene de mayores profundidades.,
la exploración geotérmica ha matado a muchos campos de géiseres en lugares como Nevada y Nueva Zelanda. Al aprovechar las fuentes subterráneas de calor, principalmente de la desintegración radiactiva de los elementos en la corteza del planeta, para extraer energía, las empresas han eliminado el calor que alimentaba a los géiseres allí.
los muchos géiseres en el Valle geotérmico Whakarewarewa de Nueva Zelanda nacen de una fisura común en las profundidades de la Tierra., La actividad de los géiseres en el valle, que ha sido el hogar de una comunidad Maorí durante más de 500 años, disminuyó el siglo pasado. En la década de 1980, llenar los pozos de agua más cercanos a los géiseres revivió algunos pero no todos los géiseres del Valle.
crédito: WIKIMEDIA COMMONS
¿por qué es tan difícil predecir el comportamiento de los géiseres?
algunos géiseres son tan regulares como un reloj, mientras que otros son erráticos. La clave para predecir erupciones es observar un géiser durante mucho tiempo., En Yellowstone, los guardaparques y los aficionados han reunido registros en Old Faithful y en otros lugares que se remontan décadas atrás.
en El Tatio, el equipo de Manga estudió un gran géiser llamado El Jefe. En 2012 estalló en promedio cada 132 segundos durante la semana en que los investigadores estuvieron allí. En 2014, cuando los científicos regresaron, estaba en erupción un promedio de cada 105 segundos. Hoy está completamente muerto.
los géiseres son efímeros. Con el tiempo, los géiseres pueden cambiar su actividad debido a la forma en que el calor y el agua fluyen a través del suelo., El agua generalmente transporta minerales ricos en sílice, que se precipitan en el suelo como montículos resbaladizos o terrazas alrededor del punto de erupción. Esos minerales también pueden ensuciar los conductos subterráneos a través de los cuales fluye el agua, causando que algunos géiseres se cierren y otros se rejuvenezcan.
El tiempo puede modificar el mecanismo de un géiser. Algunos, como el géiser Daisy de Yellowstone, están cubiertos por grandes charcos de agua; en clima frío y lluvioso, el agua superficial tarda más en hervir y el géiser en entrar en erupción., El viento también puede cambiar la frecuencia de las erupciones, ya que los fuertes vientos enfrían las aguas superficiales y retrasan las erupciones.
entre erupciones, géiseres como Artemisia en el Parque Nacional de Yellowstone parecen aguas termales. A medida que comienza la ebullición, el agua a menudo desborda los bordes de la piscina.
crédito: REFMARINO (CC-BY-SA 4.0)
Los terremotos también pueden cambiar la frecuencia de las erupciones de los géiseres, incluso desde muy lejos. En 2002, una magnitud-7.,9 terremoto en Alaska cambió el comportamiento de algunos de los géiseres de Yellowstone, más de 1,900 millas de distancia. Pocas horas después del terremoto, varias pequeñas aguas termales estallaron en Nuevas Fuentes temporales, mientras que otros géiseres más establecidos comenzaron a erupcionar con más o menos frecuencia. «Presumiblemente, el paso de las ondas sísmicas cambió las vías por las que se movían los fluidos», dice Manga. «Cosas divertidas pueden suceder en la Tierra.»
Are geysers volcanoes?
No. Los géiseres hacen erupción de agua y vapor en lugar de la roca y la ceniza que sale de un volcán., Los géiseres también son físicamente mucho más pequeños que los volcanes, y entran en erupción con más frecuencia. Aún así, muchos de los procesos son similares, y las mediciones de géiseres pueden ayudar a los científicos a comprender algunos aspectos de los volcanes, dice Manga. Por ejemplo, estudiar el tamaño de una cavidad subterránea antes de que se forme un géiser podría ayudar a iluminar la relación entre las cámaras de magma subterráneas y las erupciones volcánicas.
eso hace que los géiseres sean pequeños laboratorios naturales para explorar procesos eruptivos, como los de los volcanes., Los sismólogos han rastreado pequeños ruidos en el suelo que emanan de los géiseres antes de que se suelten en una explosión. Los temblores probablemente provienen de burbujas que crecen rápidamente y colapsan dentro del reservorio subterráneo. En los últimos años, los científicos han documentado pequeños ruidos sísmicos que llaman «preplay», que a menudo indican que una erupción más grande está en camino. El preplay aparentemente prepara el géiser para explotar., No hay un juego previo similar en los volcanes, pero comprender los signos que surgen antes de que un géiser erupcione podría ayudar a los investigadores a pensar de manera más creativa sobre qué buscar en los volcanes.
¿hay géiseres en mundos más allá de la Tierra?
Sí. La luna de Neptuno Tritón y la luna de Saturno Encélado ocasionalmente erupcionan mezclas de sólidos y gas de sus superficies heladas. En Tritón, la fuente de energía parece ser la luz solar que cae sobre la superficie y la calienta desde arriba, formando chorros posiblemente hechos de nitrógeno., En Encélado, las mareas causadas por la atracción gravitacional de Saturno hacen que la capa de hielo exterior se flexione, formando grietas. Los científicos planetarios creen que el material que se rocía en el espacio desde Encélado proviene de un océano enterrado, por lo que cualquier sonda futura allí podría volar directamente a través de uno de estos géiseres, probando signos químicos de vida desde lo profundo de la luna.
lo que hace de los géiseres no solo una maravilla turística en la tierra, sino una posible manera de explorar la vida en otros mundos distantes.