Jos olet ollut Yellowstone National Park, olet varmasti nähnyt yhden maailman kuuluisimmista geysers. Noin tunnin-puolentoista tunnin välein vanha uskollinen ampuu ilmaan nousevaa kuumaa vettä ja höyryä. Väkijoukkoja kamera-laden turistit parvi turvallisen välimatkan — vesi voi olla rakkuloita 200 astetta Fahrenheit (noin 95 astetta) ja höyry yli 350 astetta F (175 ° C).
Tiedemiehetkin ovat kerääntyneet vanhoille uskollisille., Sen luotettavat räjäytykset tarjoavat luonnollisen laboratorion tutkimaan, miten kiehuvaa vettä suihkutetaan maasta ja ilmaan. Memoir vuonna 2017 Vuotuinen Katsaus Maan ja Planetary Sciences, geofyysikko Susan Kieffer muistuttaa, miten Ansel Adams valokuva Vanha Uskollinen inspiroi häntä pakata hänen 9-vuotias poikansa osaksi Volkswagen camper ja lähti Yellowstone vuonna 1976. Kuukauden kuluttua kuvaamisesta Old Faithful, hän asetti vaiheessa modernin käsityksen siitä, miten lämmitetty vesi ja höyry, vuorovaikutuksessa maanalaisissa kammioissa, valtaa geysir purkaukset.,
Ehkä kaikkein kuuluisin geysir Yellowstonen kansallispuisto, Vanha Uskollinen lähettää tuhansia litraa kiehuvaa vettä ja höyryä välillä 100 ja 200 metriä taivasta kohti jokaisen purkaus. Sen purkaukset ovat usein, mutta ei mitään asettaa kellosi, joiden välinen aika lyhyt murtuu svengaava välillä tunnin ja lähes kaksi.,
LUOTTO: TOM SIEGFRIED (CC-BY-SA)
Tänään, tutkijat ovat tutkineet paitsi Yellowstonen geysirit — joiden osuus on noin puolet koko maailman — mutta satoja muita ympäri maailmaa. Niihin kuuluvat geysirien ryhmittymät esimerkiksi Islannissa, Venäjän geysirien laaksossa ja Uuden-Seelannin Pohjoissaarella. Tutkijat ovat polkumyynnillä värillinen väriaine alas kurkusta kuumien lähteiden nähdä kuinka kauan se kestää väri selkeä, ja mausteina lähellä maahan seismometers kuuntelemaan maanalainen huhuja ennen jokaisen räjähdys.,
Tällaiset tutkimukset ovat nyt paljastaa monimutkainen fysiikan takana kuumien lähteiden, kaksi geoscientists kirjoittaa 2017 Vuotuinen Katsaus Maan ja Planetary Sciences.
Se vie harvinainen yhdistelmä maanalainen onteloita ja kuumia lähteitä, powered by geoterminen energia, luoda nämä upeat luonnon suihkulähteitä, sanoa Shaul Hurwitz US Geological Survey, Menlo Park, California, ja Michael Manga University of California, Berkeley., Tässä on katsoa, mikä ajaa näitä harvinaisia, kiehtova purkaukset, ja mitä tutkijat oppivat siitä, miksi purkaukset loppuun, muuttaa niiden ajoitus ja joskus katoavat kokonaan. Geysirit voisivat myös antaa vihjeitä siitä, miten suuret ja vaaralliset tulivuoret toimivat — ja jopa kertoa meille planeettojen prosesseista muissa maailmoissa.
Mikä on geysir?
Geysir on mikä tahansa kuuma lähde, joka purkautuu ajoittain turbulentin veden ja höyryn yhdistelmänä. Geysirit vaativat siis sekä lämmön että veden jatkuvaa täydennystä., Niinpä suurin osa löytyy vulkaanisesti aktiivisilta alueilta, jotka tuottavat lämpöä alhaalta, ja paikoitellen runsaalla sateella tai lumisateella vettä. Monet geysirit esiintyvät geysirikenttinä tunnetuissa ryhmissä, joissa yhden tietyn geysirin purkaus voi vaikuttaa läheisten käyttäytymiseen — jolloin ne ovat esimerkiksi epäsäännöllisempiä tai harvinaisempia.
geysirit vaativat myös maanalaisia onteloita, joihin voi kertyä vettä, höyryä ja painetta. Ilman tällaisia tyhjäkäyntejä vesi vain röyhtäisi hiljaa ja johdonmukaisesti kuumassa lähteessä., Haudattu huokoset mahdollistavat nesteen ja kaasun rakentaa ajan, perustamalla monimutkainen vuorovaikutus paineen ja lämpötilan, joka johtaa äkillinen, myrskyisä vastuuvapauden.
Kiehuvaa alla: maanalainen lvi geysers vaihtelee huomattavasti paikasta toiseen, kuten tässä vertailussa Uusi-Seelanti (vasemmalla) ja Wyoming (oikealla)., Kaikki ovat kuitenkin mukana, jonka vesi ladata aikana sademäärä, ja lähde on syvä geoterminen lämpö, joka nostaa veden lämpötilan ja muuntaa sen räjähdysmäisesti höyryksi ja nokka vettä. Fumaroles, sen sijaan, syytää ulos ainoastaan höyryä ja muita kaasuja; hot spring-altaat lämmitetään geotermisen energian, mutta puuttuu fizz of geysers. (Ei skaalata).
luotto: S. HURWITZ ja M., MANGA/vuosikertomus MAAN JA PLANETARY SCIENCES 2017ADAPTED DOUG BECKNER/TIEDETTÄVISSÄ LEHDEN
Useimmat kuumien lähteiden saavuttaa korkeudet muutaman metrin kymmeniä metriä. Yellowstonen höyrylaiva geyser — maailman suurin-purkautuu säännöllisesti noin 375 metrin korkeuteen.
mikä saa geysirin purkautumaan?
ylhäältä alas laskeutuvaa vettä lämmitetään alhaalta tulevalla maalämmöllä muodostaen paineistettua höyryä maanalaiseen onteloon., Korkea paine aiheuttaa veden tulla tulistettu edellä tavanomaista kiehumispiste 212 ° F (100 ° C). Kun vesi saa mahdollisuuden laajentaa esimerkiksi vuotamalla ulos geysir avaa, paine laskee välittömästi, jolloin superseksikäs vettä kiehuvaksi. Lähes välittömästi syvän veden muuttuu höyryksi, joka laajenee nopeasti ja väkivaltaisesti, ja työntää koko vesi-höyry-seos ilmassa, kun purkaus.,
saksalainen kemisti Robert Bunsen (ja Bunsen-poltin fame) löysi tämän suhdetta paine-ja kiehumispisteet vuonna 1846, kun laittaa lämpömittari alas Geysir, geysir etelä-Islannissa, josta ilmiö on saanut nimensä, joka tarkoittaa ”nokka” tai ”kiirehtiä eteenpäin.”
sen jälkeen tutkijat ovat tehneet muitakin kokeita, kuten laittaneet väriainetta vanhoihin uskollisiin jäljittämään, kuinka kauan väri kestäisi purkausten sarjassa., Että työ, vuonna 1963, osoitti, että se kesti yli 24 purkausta geysir selkeä, mikä viittaa siihen, että Vanha Uskollinen on maanalainen onkalo sisälsi paljon enemmän nestettä kuin määrä ulos jokaisen räjähdys.
viime tutkimus -, Manga-ja hänen kollegansa ovat töissä geysir kenttä Chile tunnetaan nimellä El Tatio, noin 14000 jalkaa korkea Atacaman Autiomaassa. Näin korkealla vedenpinnalla kiehuu matalammassa lämpötilassa, joten geysirin tuottamiseen tarvitaan vähemmän maalämpöä., Turisteja saapuu aamunkoitteessa katsella ohut höyry plumes tiivistyvä kylmä ilma ja, kun he ovat onnekas, näyttäviä tulivuorenpurkaus vastaan vuoristoinen taustaa.
El Tatio geysir kenttä (kuvassa) sijaitsee korkealla Andien Vuoristossa, ja on koti noin 80 aktiivista geysiriä.
LUOTTO: DIEGO DELSO, DELSO.,PHOTO ( CC-BY-SA)
Manga on joukkue asennettu välineitä, joilla voidaan mitata paine-ja lämpötila eri syvyyksissä geysir kenttä, sekä seisminen toiminta ja siirtää maahan. ”Voimme vahvistaa, että Bunsenin ajatukset ovat oikeita — että purkaukset alkavat, kun kiehuminen alkaa vesipatsaan yläpäästä”, Manga sanoo. ”Ja voimme myös vastata kysymyksiin, kuten, Miksi purkaukset päättyvät?”Vastaus, hänen ryhmänsä löysi parin viime vuoden aikana, on, että geysirit päättyvät, kun heiltä loppuu höyry, joka tulee suuremmista syvyyksistä.,
geoterminen etsintä on tappanut monia geysirakenteisia kenttiä muun muassa Nevadassa ja Uudessa-Seelannissa. Hyödyntämällä maan alla lämmönlähteitä — lähinnä radioaktiivisen hajoamisen elementtejä planeetan kuori — purkaa energiaa, yritystä on poistaa lämpöä, että ruokkivat kuumien lähteiden siellä.
monia geysireitä vuonna Uusi-Seelanti on Whakarewarewa Maalämpö Laaksossa keväällä yhteinen halkeama syvälle Maahan., Geysiritoiminta laaksossa, jossa on asunut Maoriyhteisö yli 500 vuotta, väheni viime vuosisadalla. 1980-luvulla, täyttö kaivojen lähinnä kuumien lähteiden elvyttää joitakin mutta ei kaikkia laakson geysers.
LUOTTO: WIKIMEDIA COMMONS
Miksi on geysir käyttäytymistä niin vaikea ennustaa?
jotkut geysirit ovat yhtä säännöllisiä kuin kellotyö, kun taas toiset ovat arvaamattomia. Purkausten ennustamisessa avainasemassa on geysiriä tarkkaillessa hyvin pitkään., Yellowstonessa puistonvartijat ja amatöörit ovat keränneet levyjä Old Faithfulissa ja muualla vuosikymmenten takaa.
vähemmän valvotussa El Tatiossa Mangan tiimi tutki suurta geysiriä nimeltä El Jefe. Vuonna 2012 se purkautui keskimäärin 132 sekunnin välein viikon aikana, jolloin tutkijat olivat paikalla. Vuonna 2014, kun tutkijat palasivat, se purkautui keskimäärin 105 sekunnin välein. Tänään se on täysin kuollut.
geysirit ovat lyhytkestoisia. Ajan myötä geysirit saattavat muuttaa toimintaansa sen vuoksi, miten lämpö ja vesi virtaavat maan läpi., Vesi yleensä kuljettaa piidioksidi-rikas mineraaleja, jotka saostua kiinni maahan liukas kumpuja tai terassien ympäri purkaus kohta. Näitä mineraaleja voi myös gunk jopa maanalainen putket, joiden kautta vesi virtaa, jolloin jotkut geysirit sammuttaa ja muut nuorentaa.
sää saattaa nipistää geysiriä kelloksi. Jotkut, kuten Yellowstonen päivänkakkara Geyser, ovat suurten vesialtaiden peitossa; kylmällä ja sateisella säällä pintaveden kiehuminen ja geysir purkautuminen kestää kauemmin., Tuuli voi myös muuttaa purkaustaajuutta, sillä voimakkaat tuulet viilentävät pintavesiä ja viivästyttävät purkauksia.
Välillä purkaukset, kuumien lähteiden, kuten Artemisia Yellowstone National Park näyttää kuumia lähteitä. Kiehumisen alkaessa vesi tulvii usein altaan reunoja.
LUOTTO: REFMARINO (CC-BY-SA 4.0)
Maanjäristykset voi myös muuttaa taajuus geysir purkaukset, jopa hyvin kaukaa. Vuonna 2002 magnitudi-7.,9 maanjäristys Alaskassa muutti joidenkin Yellowstonen geysirien käyttäytymistä yli 1 900 kilometrin päässä. Sisällä tuntia quake, useita pieniä kuumia lähteitä purskahti uusi väliaikainen suihkulähteitä, kun taas muut enemmän-perustettu kuumien lähteiden alkoi erupting enemmän tai vähemmän usein. ”Oletettavasti seismisten aaltojen kulku muutti reittejä, joiden läpi nesteet liikkuivat”, Manga sanoo. ”Maailmassa voi tapahtua hauskoja asioita.”
ovatko geyserien tulivuoret?
Ei. Geysirit purkavat tulivuoresta tulevan kiven ja tuhkan sijaan vettä ja höyryä., Geysirit ovat myös fyysisesti paljon tulivuoria pienempiä ja purkautuvat useammin. Silti, monet prosessit ovat samankaltaisia, ja mittaukset geysers voi auttaa tutkijoita ymmärtämään joitakin tulivuoret, Manga sanoo. Esimerkiksi tutkimalla, kuinka suuri maanalainen onkalo on oltava, ennen kuin geysir muotoja voisi auttaa valaisemaan suhdetta maanalainen magma chambers ja tulivuorenpurkaukset.
se tekee geysireistä pieniä luonnollisia laboratorioita purkausprosessien tutkimiseen, kuten tulivuorilla., Seismologit ovat jäljittäneet maassa pieniä jyrinöitä, jotka ovat peräisin geysireiltä ennen kuin he päästävät irti räjähdyksessä. Vapina tulee todennäköisesti kuplista, jotka kasvavat nopeasti ja luhistuvat maanalaisen tekoaltaan sisällä. Viime vuosina tutkijat ovat dokumentoineet pieniä seismisiä jyrinöitä, joita he kutsuvat ”esileikiksi”, mikä usein osoittaa, että tulossa on suurempi purkaus. Esileikki ilmeisesti pohjustaa geysiriä puhaltamaan., Tulivuorilla ei ole vastaavaa esikuvaa, mutta ennen geysirin purkautumista ilmenevien merkkien ymmärtäminen voisi auttaa tutkijoita miettimään luovasti, mitä tulivuorista pitäisi etsiä.
onko maapallon ulkopuolisissa maailmoissa geysirejä?
Kyllä. Neptunuksen kuu Triton ja Saturnuksen kuu Enceladus purkautuvat kumpikin ajoittain kiintoaineiden ja kaasun sekoituksia jäisiltä pinnoiltaan. On Triton, energia lähde näyttää olevan auringonvalo lankeaa pintaan ja lämmitys se ylhäältä, muodostaen jets mahdollisesti tehty typpeä., Enceladuksella Saturnuksen vetovoiman aiheuttama vuorovesi saa ulkojään kuoren taipumaan muodostaen repeämiä. Planeettojen tutkijat ajattelevat materiaalin ruiskutus avaruuteen Enceladus tulee haudattu meressä, joten kaikki tulevat anturit siellä voi lentää suoraan läpi yksi näistä kuumien lähteiden, makuista kemiallisia merkkejä elämän syvällä kuu.
mikä tekee geysireistä paitsi matkailijaihmeen maan päällä, myös mahdollisen tavan tutkia elämää muissa, kaukaisissa maailmoissa.