Genopvågnet gejser forudsiger ikke Yellowstone vulkanudbrud, viser undersøgelse

Da Yellowstone National Parks Steamboat Geyser - som skyder vand højere end nogen aktiv gejser i verden - genopstod i 2018 efter tre et halvt års dvale, nogle spekulerede i, at det var en varsel om mulige eksplosive vulkanudbrud i det omkringliggende gejserbassin. Disse såkaldte hydrotermiske eksplosioner kan kaste mudder, sand og sten op i luften og frigiver varm damp, bringe liv i fare; en sådan eksplosion på White Island i New Zealand i december 2019 dræbte 22 mennesker.

En ny undersøgelse foretaget af geovidenskabsfolk, der studerer gejsere, kaster koldt vand på den idé, at finde få indikationer på underjordisk magmabevægelse, der ville være en forudsætning for et udbrud. Gejserne sidder lige uden for landets største og mest dynamiske vulkanske caldera, men ingen større udbrud har fundet sted i de sidste 70, 000 år.

"Hydrotermiske eksplosioner - dybest set varmt vand, der eksploderer, fordi det kommer i kontakt med varm sten - er en af ​​de største farer i Yellowstone, sagde Michael Manga, professor i jord- og planetvidenskab ved University of California, Berkeley, og undersøgelsens seniorforfatter. "Grunden til, at de er problematiske, er, at de er meget svære at forudsige; det er ikke klart, om der er nogen forstadier, der vil give dig mulighed for at advare."

Han og hans team fandt ud af, at mens jorden omkring gejseren steg og seismiciteten steg noget før gejseren reaktiverede, og området i øjeblikket udstråler lidt mere varme til atmosfæren, ingen andre sovende gejsere i bassinet er genstartet, og temperaturen på grundvandet, der driver Steamboats udbrud, er ikke steget. Også, ingen anden sekvens af Steamboat-udbrud end den, der startede i 2018, fandt sted efter perioder med høj seismisk aktivitet.

"Vi finder ingen beviser for, at der er et stort udbrud på vej. Jeg tror, ​​det er en vigtig takeaway, " han sagde.

Undersøgelsen vil blive offentliggjort i denne uge i Procedurer fra National Academy of Sciences .

Manga, som har studeret gejsere rundt om i verden og skabt nogle i sit eget laboratorium, satte sig sammen med sine kolleger for at besvare tre hovedspørgsmål om Steamboat Geyser:Hvorfor vågnede den igen? Hvorfor er dens periode så varierende, fra 3 til 17 dage? og hvorfor sprøjter det så højt?

Holdet fandt svar på to af disse spørgsmål. Ved at sammenligne søjlehøjderne på 11 forskellige gejsere i USA, Rusland, Island og Chile med den anslåede dybde af det vandreservoir, hvorfra deres udbrud kommer, de fandt ud af, at jo dybere reservoiret var, jo højere eruption jet. Steamboat Geyser, med et reservoir omkring 25 meter (82 fod) under jorden, har den højeste søjle - op til 115 meter, eller 377 fod - mens to gejsere, som Manga målte i Chile, var blandt de laveste - udbrud omkring en meter (3 fod) høje fra reservoirer 2 og 5 meter under jorden.

"Det, du virkelig gør, er, at du fylder en beholder, det når et kritisk punkt, du tømmer den, og så løber du tør for væske, der kan bryde ud, indtil den fyldes igen, sagde han. Jo dybere du går, jo højere tryk. Jo højere tryk, jo højere kogetemperatur. Og jo varmere vandet er, jo mere energi den har, og jo højere er gejseren."

For at udforske årsagerne til Steamboat Geysers variation, holdet samlede optegnelser relateret til 109 udbrud, der går tilbage til dets genaktivering i 2018. Optegnelserne omfattede vejr- og strømningsdata, seismometer og jorddeformationsaflæsninger, og observationer af gejser-entusiaster. De så også på tidligere aktive og hvilende perioder med Steamboat og ni andre Yellowstone-gejsere, og jordoverflade termiske emissionsdata fra Norris Geyser Basin.

De konkluderede, at variationer i nedbør og snesmeltning sandsynligvis var ansvarlige for en del af den variable periode, og muligvis også for den variable periode for andre gejsere. I foråret og forsommeren, med smeltende sne og regn, det underjordiske vandtryk skubber mere vand ind i det underjordiske reservoir, giver mere varmt vand til at bryde ud hyppigere. Om vinteren, med mindre vand, lavere grundvandstryk genopfylder reservoiret langsommere, fører til længere perioder mellem udbrud. Fordi vandet, der skubbes ind i reservoiret, kommer fra steder, der er endnu dybere end reservoiret, vandet er årtier eller århundreder gammelt, før det bryder ud tilbage til overfladen, han sagde.

I oktober, Mangas teammedlemmer demonstrerede den ekstreme indvirkning vandmangel og tørke kan have på gejsere. De viste, at Yellowstones ikoniske Old Faithful Geyser holdt op med at bryde helt ud i omkring 100 år i det 13. og 14. århundrede, baseret på radiocarbondatering af mineraliserede lodgepole fyrretræer, der voksede omkring gejseren under dens dvale. Normalt er vandet for basisk og temperaturen for høj til, at træer kan vokse i nærheden af ​​aktive gejsere. Dvaleperioden faldt sammen med en langvarig varme, tørre perioder i det vestlige USA kaldet Medieval Climate Anomaly, hvilket kan have forårsaget forsvinden af ​​flere indianske civilisationer i Vesten.

"Klimaændringer vil påvirke gejsere i fremtiden, " sagde Manga.

Manga og hans team var ikke i stand til at afgøre, hvorfor Steamboat Geyser startede op igen den 15. marts, 2018, efter tre år og 193 dages inaktivitet, selvom gejseren er kendt for at være langt mere variabel end Old Faithful, som normalt slukker cirka hvert 90. minut. De kunne ikke finde noget endegyldigt bevis for, at ny magma, der stiger under gejseren, forårsagede dens reaktivering.

Genaktiveringen kan have at gøre med ændringer i det indvendige VVS, han sagde. Gejsere ser ud til at kræve tre ingredienser:varme, vand og sten lavet af silica - siliciumdioxid. Fordi det varme vand i gejsere konstant opløses og genaflejrer silica - hver gang Steamboat Geyser går i udbrud, det bringer op omkring 200 kg, eller 440 pund opløst silica. Noget af dette silica aflejres under jorden og kan ændre VVS-systemet under gejseren. Sådanne ændringer kan midlertidigt standse eller genaktivere udbrud, hvis røret bliver omdirigeret, han sagde.

Manga har eksperimenteret med gejsere i sit laboratorium for at forstå, hvorfor de bryder ud med jævne mellemrum, og i hvert fald i laboratoriet, det ser ud til at være forårsaget af løkker eller sidekamre i røret, der fanger dampbobler, der langsomt drypper ud, opvarmning af vandsøjlen ovenover, indtil alt vandet kan koge oppefra og ned, eksplosivt udbrud i en søjle af vand og damp.

Studier af vandudbrud fra gejsere kunne give indsigt i udbrud af varme sten fra vulkaner, han sagde.

"Det, vi stillede, er meget simple spørgsmål, og det er lidt pinligt, at vi ikke kan besvare dem, fordi det betyder, at der er fundamentale processer på Jorden, som vi ikke helt forstår, " sagde Manga. "En af grundene til, at vi hævder, at vi skal studere gejsere, er, at hvis vi ikke kan forstå og forklare, hvordan en gejser bryder ud, vores håb om at gøre det samme for magma er meget lavere."