Forskere lod dybden af ​​verdens højeste gejser

Når Steamboat Geyser, verdens højeste, begyndte at bryde ud igen i 2018 i Yellowstone National Park efter årtiers relativ tavshed, det rejste et par pirrende videnskabelige spørgsmål. Hvorfor er den så høj? Hvorfor bryder det ud igen nu? Og hvad kan vi lære om det, før det bliver stille igen?

University of Utah har studeret Yellowstones geologi og seismologi og dens unikke egenskaber i årtier, så U-forskere var klar til at springe på muligheden for at få et hidtil uset kig på Steamboat Geysers funktion. Deres fund giver et billede af gejserens dybde samt en omdefinering af et længe antaget forhold mellem gejser og en nærliggende kilde. Resultaterne er offentliggjort i Journal of Geophysical Research-Solid Earth .

"Vi forskere ved ikke rigtig, hvad der styrer en gejser i at bryde ud regelmæssigt, som Old Faithful, kontra uregelmæssigt, ligesom dampbåd, " siger Fan-Chi Lin, en lektor ved Institut for Geologi og Geofysik. "VVS -strukturen under overfladen styrer sandsynligvis udbrudskarakteristika for en gejser. Det er første gang, vi var i stand til at forestille os en gejsers VVS -struktur ned til mere end 325 fod (100 m) dyb."

Mød Steamboat Geyser

Hvis du bliver bedt om at navngive en Yellowstone-gejser, og "Old Faithful" er den eneste, der kommer til at tænke på, så er du forfalden til en introduktion til Steamboat. Registrerede udbrudshøjder når op til 360 fod (110 m), høj nok til at sprøjte toppen af ​​Frihedsgudinden.

"At se et større udbrud af Steamboat Geyser er ganske fantastisk, " siger Jamie Farrell, en forskningsassistent professor ved University of Utah Seismograph Stations. "Det, jeg husker mest, er lyden. Du kan mærke rumlen, og det lyder som en jetmotor. Jeg vidste allerede, at Steamboat var den højeste aktive gejser i verden, men at se det i større udbrud blæste mig væk. "

I modsætning til sin berømte fætter, Steamboat Geyser er alt andet end trofast. Det har kun haft tre perioder med vedvarende aktivitet i registreret historie - en i 1960'erne, en i 1980'erne og en, der begyndte i 2018 og fortsætter i dag. Men den nuværende fase af gejseraktivitet har allerede set flere udbrud end nogen af ​​de foregående faser.

I nærheden af ​​Steamboat Geyser er en pool kaldet Cistern Spring. Fordi Cistern Spring springer ud, når Steamboat bryder ud, det er blevet antaget, at de to funktioner er direkte forbundet.

"Med vores evne til hurtigt at implementere seismiske instrumenter på en ikke-påtrængende måde, denne nuværende periode giver mulighed for bedre at forstå dynamikken i Steamboat Geyser og Cistern Spring, som går langt for at hjælpe os med at forstå eruptiv adfærd, " siger Farrell.

Giver gejseren en CT-scanning

I flere år nu, U-forskere har studeret funktionerne i Yellowstone National Park, herunder Old Faithful, ved hjælp af små, bærbare seismometre. De fodboldstore instrumenter kan sættes ind i snesevis, hvor som helst forskerne har brug for i op til en måned pr. indsættelse for at få et billede af, hvad der sker under jorden. Hver lille lille bevægelse af jorden, selv de periodiske dønninger af menneskemængder på Yellowstones strandpromenader, mærkes og registreres.

Og ligesom læger kan bruge flere røntgenstråler til at lave en CT-scanning af det indre af en menneskekrop, seismologer kan bruge flere seismometre, der optager flere seismiske hændelser (i dette tilfælde, bobler i gejserens overhedede vandsøjle) for at bygge en slags billede af undergrunden.

I somrene 2018 og 2019, Farrell og kolleger samarbejdede med National Park Service og placerede 50 bærbare seismometre i et array omkring Steamboat Geyser. Deployeringen i 2019 registrerede syv store udbrud, med en række inter-eruptionsperioder med tre til otte dages mellemrum, hver leverer et væld af data.

VVS i dybderne

Resultaterne viste, at de underjordiske kanaler og sprækker, der omfatter Steamboat Geyser, strækker sig mindst 140 fod ned. Det er meget dybere end VVS fra Old Faithful, hvilket er omkring 260 fod (80 m).

Resultaterne gjorde ikke viser en direkte forbindelse mellem Steamboat Geyser og Cistern Spring, imidlertid.

"Dette fund udelukker antagelsen om, at de to funktioner er forbundet med noget som et åbent rør, mindst i de øverste 140 meter, " siger Sin-Mei Wu, en nyligt uddannet doktorand, der arbejder sammen med Lin og Farrell. Det betyder ikke, at de to funktioner er fuldstændig adskilte, selvom. Det faktum, at puljen dræner, når Steamboat bryder ud, tyder på, at de stadig er forbundet på en eller anden måde, but probably through small fractures or pores in the rock that aren't detectable using the seismic signals the researchers recorded. "Understanding the exact relationship between Steamboat and Cistern will help us to model how Cistern might affect Steamboat eruption cycles, " added Wu.

Will scientists eventually be able to predict when the geyser will erupt? Måske, Wu says, with a better understanding of hydrothermal tremor and a long-term monitoring system. Men, in the meantime, Wu says, this study is really just the beginning of understanding how Steamboat Geyser works.

"We now have a baseline of what eruptive activity looks like for Steamboat, " Lin pointed out. "When it becomes less active in the future, we can re-deploy our seismic sensors and get a baseline of what non-active periods look like. We then can continuously monitor data coming from real-time seismic stations by Steamboat and assess whether it looks like one or the other and get a more real-time analysis of when it looks like it is switching to a more active phase."