Trotz mehr als einem Jahrhundert der Kontrolle bleibt das Innenleben von Old Faithful und anderen Geysiren des Yellowstone-Nationalparks ein Rätsel.
Die Wissenschaftler haben immer noch die Grundlagen, wie Wasser und Dampf unter der Erde Druck ausüben, bevor ein Geysir ausbricht. Ein High-Tech-Blick auf Lone Star Geyser, einen der pünktlichsten Bubbler des Parks, könnte nun endlich einige dieser langjährigen Rätsel lösen. Die Forschung kann Wissenschaftlern auch helfen, Vulkanausbrüche besser zu verstehen und vorherzusagen.
"Die Signale, die wir in Geysiren aufzeichnen, können die Quellen, die diese Signale in Vulkanen erzeugen, besser einschränken", sagte Shaul Hurwitz, Mitautor der Studie und Forschungshydrologe beim US-amerikanischen Geological Survey in Menlo Park, Kalifornien.
Mini-Vulkane
Geysire sind wie Miniaturvulkane mit winzigen Erschütterungen, die vor kommenden Explosionen und tödlich heißen Flüssigkeiten in der Luft warnen. Die großen Unterschiede zwischen den beiden sind die Wasserleitungen - Wasser gegen Lava - und die Pünktlichkeit. Die Vorhersehbarkeit von Geysiren macht sie jedoch zu einem idealen Prüfstand, um herauszufinden, wie Eruptionen funktionieren.
Im Jahr 2010 versammelte Hurwitz ein Dutzend Geowissenschaftler aus der ganzen Welt zu einem einwöchigen Experiment bei Lone Star Geyser. Sie maßen Wasseraustrag, Bodenbewegungen, seismische Wellen und Schallwellen und zeichneten sichtbare und infrarote Hochgeschwindigkeitsvideos auf. Lone Star Geyser bricht alle drei Stunden aus.
Die Ergebnisse helfen dabei, die Prozesse zu erklären, die die anmutigen Wasser- und Dampfstrahlen eines Geysirs steuern, sowie die Vorgänge vor, während und nach einem Ausbruch im Untergrund, so die Forscher. Die Ergebnisse wurden am 19. Juni im Journal of Geophysical Research: Solid Earth veröffentlicht.
Vier Phasen
Das Experiment ergab, dass der Ausbruch von Lone Star vier verschiedene Phasen hat, von denen jede ein einzigartiges geophysikalisches Signal aufweist, sagte Hurwitz. Während sich der Druck unter der Erde aufbaut, signalisiert eine "Vorspiel" -Phase mit Dampf- und Wasserimpulsen den bevorstehenden Ausbruch. Dann beginnt der Ausbruch mit einer Wasser- und Dampfquelle von 58 bis 101 km / h. Die Forscher verfolgten mit den Hochgeschwindigkeitskameras Partikel im Strahlwasser, um die Geschwindigkeit zu berechnen. Es folgt eine ruhige Phase nach dem Ausbruch, die mit einer Wiederaufladephase endet, während sich der Geysirkegel wieder füllt.
Ungefähr die Hälfte der weltweit 1.000 bekannten Geysire befindet sich in Yellowstone, einem riesigen Vulkanfeld, in dem in der Vergangenheit mindestens drei riesige, Caldera bildende Ausbrüche aufgetreten sind. Geysire wie Old Faithful und Lone Star befinden sich normalerweise in der Nähe von kürzlich aktiven Vulkanen, in denen Magma unterirdisches Wasser erwärmen kann. Sie bilden sich, wenn Drosselstellen verhindern, dass Wasser und Dampf unter der Erde aufsteigen, und Blasen einfangen, die schließlich zu einem Geysirausbruch explodieren.
Was ist unterirdisch?
Die Gesamtwärmeleistung des Lone Star Geysir betrug etwa 1,4 Megawatt, was ausreicht, um 1.000 Haushalte eine Stunde lang mit Strom zu versorgen. Die Wärme macht jedoch weniger als 0,1 Prozent der gesamten Wärmeabgabe der gesamten Yellowstone-Caldera aus, sagte Hurwitz. Dies deutet darauf hin, dass der größte Teil der Wärme, die versucht, an die Oberfläche zu entweichen (aus Magma tief in der Kruste), durch geothermische Merkmale abgestrahlt wird, die Dampf freisetzen, beispielsweise im östlichen Teil des Parks.
"Dampf kann viel Wärme transportieren", sagte Hurwitz. "Selbst wenn Sie alle Geysire in Yellowstone genommen haben, ist die gesamte Wärmeabgabe relativ vernachlässigbar."
Hurwitz und seine Co-Autoren bereiten jetzt einen weiteren Zeitschriftenartikel über die Form der unterirdischen Rohrleitungen von Lone Star Geyser vor, sagte er.
Kürzlich veröffentlichte Studien zu Geysiren im Tal der Geysire auf der russischen Halbinsel Kamtschatka und in Yellowstones Old Faithful ergaben, dass viele Geysirkammern eiförmig sein können, anstatt lange, schmale Rohre, wie Forscher zuvor gedacht hatten.
"Geysire sind nicht so einfach, wie man mit dem Auge sehen kann", sagte Hurwitz.
