Thar hun blåser: hva, hvorfor og hvor geysirer

Hvis du har vært å Yellowstone National Park, du har sikkert sett en av verdens mest berømte geysirer. Omtrent hver time til en og en halv time, Old Faithful skyter en ruvende sky av varmt vann og damp i luften. Folkemengder av kamera-laden turister sverm på trygg avstand — vannet kan være et sviende 200 grader Fahrenheit (ca 95 grader Celsius) og steam mer enn 350 grader F (175 ° C).

Forskere har også strømmet til Old Faithful., Pålitelig sprenger gi et naturlig laboratorium for å studere hvordan kokende vann jets ut av bakken og i luften. I et minneskrift i 2017 Årlig Gjennomgang av Earth and Planetary Sciences, geofysiker Susan Kieffer minnes hvordan en Ansel Adams bilde av Old Faithful inspirert henne til å pakke hennes 9 år gamle sønn inn i en Volkswagen camper og satt av for Yellowstone i 1976. I en måned av filming Gamle Trofaste, hun satte scenen for den moderne forståelse av hvordan oppvarmet vann og damp, samspill i fjellhaller, elektriske geysir er utbrudd.,

i Dag, forskere har studert ikke bare Yellowstone geysirer — som står for omtrent halvparten av verdens befolkning — men hundrevis av andre rundt om i verden. De inkluderer grupperinger av geysirer på slike steder som Island, Russland Dalen av Geysirer og New Zealand-North Island. Forskere har dumpet farget farge ned i halsen av geysirer å se hvor lang tid det tar farge for å fjerne, og pepret den nærliggende bakken med seismometre å lytte til t-utspill før hver blast.,

Slike studier er nå avsløre kompleks fysikk bak geysirer, to geoforskere skrive i 2017 Årlig Gjennomgang av Earth and Planetary Sciences.

Det tar en sjelden kombinasjon av underjordiske hulrom og hot springs, drevet av geotermisk energi, for å lage disse fantastiske naturlige fontener, sier Saul Hurwitz av US Geological Survey i Menlo Park, California, og Michael Manga av University of California, Berkeley., Her er en titt på hva som driver disse sjeldne, fascinerende utbrudd, og hva forskere er å lære om hvorfor utbrudd avslutte, endre timingen og noen ganger forsvinner helt. Geysirer kan også gi ledetråder til hvor store, farlige vulkaner operere, og enda fortelle oss om den planetariske prosesser på andre verdener.

Hva er en geysir?

En geysir er noen varme kilder som av og til det bryter ut en kombinasjon av turbulent vann og damp. Det betyr at geysirer trenger konstant påfyll av både varme og vann., Så de fleste er funnet i vulkansk aktive områder, som leverer varme fra undersiden, og på steder med mye regn, eller snø for å gi vann. Mange geysirer vises i grupper kjent som geysir felt, der utbruddet av en bestemt geysir kan påvirke atferden til nærliggende seg — noe som gjør dem mer uberegnelig, for eksempel, eller mindre hyppig.

Geysirer krever også underjordiske hulrom hvor vann -, damp -, og trykket kan samle seg. Uten slik dekning, vann ville bare burble opp rolig og konsekvent i en varm kilde., De begravde tomrom la væske og gass til å bygge seg opp over tid, sette opp komplekse samspillet mellom trykk og temperatur som resulterer i en plutselig, turbulent utslipp.

de Fleste geysirer nå høyder på noen få meter til flere titalls meter. Yellowstone Steamboat geysir — den største i verden — regelmessig bryter ut i en høyde på rundt 375 meter.

Hva gjør en geysir bryter ut?

Vann percolating ned fra over er varmet av geotermisk varme fra nedenfor, forming skal beskyttes damp i en underjordisk hule., Den høyt trykk fører til vannet for å bli overopphetet over sin vanlige kokepunkt av 212 grader F (100 grader C). Når vannet får en sjanse til å utvide, for eksempel ved lekker ut av geysir åpning, trykket umiddelbart faller, slik at det superhot vann til å koke. Nesten umiddelbart dypt vann forvandles til damp, som ekspanderer raskt og voldsomt, og skyver hele vann-damp-blandingen i luften som et utbrudd.,

den tyske kjemikeren Robert Bunsen (av Bunsen-brenner fame) oppdaget dette forholdet mellom trykk og kokende poeng i 1846 etter å sette et termometer ned Geysir, geysir i det sørlige Island som fenomenet har fått sitt navn, som betyr «å tuten» eller «å haste videre.»

Siden da har forskere utført andre eksperimenter, som for eksempel å sette farge på Old Faithful å spore hvor lenge fargen skulle vare gjennom en rekke utbrudd., Som arbeid, i 1963, viste at det tok mer enn 24 utbrudd for geysir å fjerne, noe som tyder på at Gamle Trofaste underjordiske hulrom inneholdt mye mer flytende enn det beløpet som er kastet ut i hver blast.

I nyere forskning, Manga og hans kolleger har jobbet på en geysir-feltet i Chile kjent som El Tatio, ca 14.000 meter høy i Atacama Ørkenen. Ved slike høye høyder, vann koker ved en lavere temperatur, så det tar mindre geotermisk varme til å produsere en geysir., Turister kommer i morgen for å se pistrete steam fjær kondenserende i den kalde lufta og, når de er heldig, en spektakulær utbrudd mot fjellene i bakgrunnen.

Manga team installert instrumenter for å måle trykk og temperatur på forskjellige dybder i geysir-feltet, samt seismisk aktivitet og skifte av bakken. «Vi kan bekrefte at Bunsen’ ideer er riktige — at utbrudd begynner når du koker begynner på toppen av vannsøylen, sier Manga. «Og vi kan også svare på spørsmål som, hvorfor utbrudd slutten?»Svaret, hans gruppe funnet i løpet av de siste par årene, er at geysirer slutten når de kjører ut av dampen som kommer opp fra større dyp.,

Geotermisk leting har drept mange geysir felt på steder som Nevada og New Zealand. Ved å trykke inn underjordiske kilder av varme — for det meste fra radioaktiv nedbrytning av elementer i jordens skorpe — for å trekke ut energi selskaper har fjernet den varmen drevet geysirer der.

Hvorfor er geysir atferd så vanskelig å forutsi?

Noen geysirer er så regelmessig som smurt, mens andre er uberegnelig. Nøkkelen til å forutse utbrudd er å se en geysir for en svært lang tid., I Yellowstone park rangers og amatører har samlet poster på Old Faithful og andre steder som strekker seg tilbake flere tiår.

På mindre gransket El Tatio, Manga team studert en stor geysir som heter El Jefe. I 2012 er det brøt ut på gjennomsnittlig hver 132 sekunder i løpet av uken forskerne var der. I 2014, når forskerne kom tilbake, det var utbrudd i gjennomsnitt hver 105 sekunder. I dag er det helt dødt.

Geysirer er flyktige. Over tid, geysirer kan endre sin aktivitet på grunn av måten varme og vann strømmer gjennom bakken., Vannet bærer silica-rike mineraler, som felles ut på bakken så glatt hauger eller terrasser rundt utbruddet punkt. De mineraler kan også gunk opp t-rør som vannet strømmer, forårsaker noen geysirer til å stenge ned og andre til å forynge.

Vær kan tweak en geysir er smurt. Noen, slik som Yellowstone Daisy Geysir, er dekket av store bassenger med vann; i kalde, regnfulle været det tar lengre tid for overflatevann for å nå koker og geysir å bryte ut., Vind kan også endre utbrudd frekvens, siden sterk vind kjøle overflatevann og forsinkelse utbrudd.

Jordskjelv kan også endre frekvensen av geysir utbrudd, selv fra veldig langt unna. I 2002, styrke-7.,9 jordskjelvet i Alaska endret oppførselen til noen av Yellowstone geysirer, mer enn 1,900 km unna. Bare timer etter skjelvet, flere små hot springs brast i splitter nye midlertidige fontener, mens andre mer etablerte geysirer startet utbrudd mer eller mindre ofte. «Antagelig passering av seismiske bølger endret trasé gjennom væsker som var i bevegelse, sier Manga. «Morsomme ting kan skje i Jorden.»

Er geysirer vulkaner?

Ingen. Geysirer bryter ut i vannet og damp snarere enn rock og aske som kommer ut av en vulkan., Geysirer er også fysisk mye mindre enn vulkaner, og bryter ut oftere. Likevel, mange av de prosesser er like, og målinger av geysirer kan hjelpe forskere med å forstå noen aspekter av vulkaner, Manga sier. For eksempel, å studere hvor stor den underjordiske hulrom må være før en geysir former kunne bidra til å belyse forholdet mellom t-magma kamre og vulkanutbrudd.

Som gjør geysirer små naturlig laboratorier for å utforske eruptive prosesser, som de på vulkaner., Seismologer har sporet små utspill i bakken som kommer fra geysirer før de ble sluppet løs i en eksplosjon. Skjelv trolig komme fra bobler raskt voksende og kollapse i underjordisk reservoar. I de senere år har forskere dokumentert liten seismisk utspill de kaller «preplay», som ofte tyder på at et større utbrudd er på vei. Den preplay tilsynelatende primtall geysir å blåse., Det er ingen tilsvarende preplay på vulkaner, men forstå tegn som oppstår før en geysir utbrot kan hjelpe forskere tenke mer kreativt på hva du skal se etter på vulkaner.

Er det geysirer på verdener utenfor Jorden?

Ja. Neptun er månen Triton og Saturn-månen Enceladus både tidvis bryter ut blandinger av faste stoffer og gass fra deres isete underlag. På Triton, energi-kilden ser ut til å være sollyset som faller på overflaten og varme fra ovenfor, danner jets muligens laget av nitrogen., På Enceladus, tidevann forårsaket av Saturns gravitasjonskraft føre den ytre is shell til flex, forming splittelser. Planetary forskere tror det materialet sprøyting i verdensrommet fra Enceladus kommer fra en nedgravd havet, slik at eventuelle fremtidige prober det kan være i stand til å fly direkte gjennom en av disse geysirer, smaker for kjemisk tegn til liv fra dypt inne månen.

Som gjør geysirer ikke bare en turist lurer på Jorden, men en mulig måte å utforske livet på andre, fjerne verdener.