Ondanks meer dan een eeuw onderzoek blijven de innerlijke werking van Old Faithful en andere geisers van het Yellowstone National Park een mysterie.
Wetenschappers hashen nog steeds over de basis, zoals hoe water en stoom ondergronds onder druk zetten voordat een geiser losbarst. Nu kan een hightech blik op Lone Star Geyser, een van de meest stipte bubblers van het park, eindelijk enkele van deze al lang bestaande puzzels oplossen. Het onderzoek kan wetenschappers ook helpen om vulkaanuitbarstingen beter te begrijpen en te voorspellen.
"De signalen die we in geisers vastleggen, kunnen betere beperkingen opleggen aan de bronnen die deze signalen in vulkanen genereren", zegt Shaul Hurwitz, co-auteur van de studie en onderzoekshydroloog bij de U.S. Geological Survey in Menlo Park, Californië.
Mini vulkanen
Geisers zijn als miniatuurvulkanen, met kleine trillingen die waarschuwen voor komende ontploffingen en dodelijke hete vloeistoffen die in de lucht fonteinen. De grote verschillen tussen de twee zijn het sanitair - water versus lava - en de stiptheid. Maar de voorspelbaarheid van geisers maakt ze een ideaal testbed om uit te zoeken hoe uitbarstingen werken.
In 2010 hield Hurwitz een dozijn geowetenschappers van over de hele wereld bijeen voor een experiment van een week bij Lone Star Geyser. Ze maten waterafvoer, grondbewegingen, seismische golven en geluidsgolven en namen snelle zichtbare en infrarood video op. Lone Star Geyser barst elke drie uur los.
De resultaten helpen bij het verklaren van de processen die de sierlijke water- en stoomstralen van een geiser besturen, evenals wat er ondergronds gebeurt voor, tijdens en na een uitbarsting, aldus de onderzoekers. De bevindingen werden op 19 juni gepubliceerd in het Journal of Geophysical Research: Solid Earth.
Vier fasen
Het experiment onthulde dat de uitbarsting van Lone Star vier verschillende fasen heeft, elk met een uniek geofysisch signaal, zei Hurwitz. Terwijl de druk ondergronds toeneemt, signaleert een "preplay" -fase, met pulsen van stoom en water, de komende uitbarsting. Dan begint de uitbarsting, met water en stoomfonteinen met 36 tot 63 mph (58 tot 101 km / h). De onderzoekers volgden met de hogesnelheidscamera's deeltjes in het spuitwater om de snelheid te berekenen. Er volgt een stille fase na de uitbarsting, die eindigt met een oplaadfase terwijl de geiserconus wordt bijgevuld.
Ongeveer de helft van 's werelds 1000 bekende geisers bevindt zich in Yellowstone, een enorm vulkanisch veld dat in het verleden minstens drie gigantische caldera-vormende uitbarstingen heeft gezien. Geisers zoals Old Faithful en Lone Star worden meestal gevonden in de buurt van recent actieve vulkanen, waar magma ondergronds water kan verwarmen. Ze vormen zich wanneer smoorpunten voorkomen dat water en stoom ondergronds opstijgen, waardoor bellen worden opgesloten die uiteindelijk exploderen in een uitbarstende geiseruitbarsting.
Wat is ondergronds
De totale warmteafgifte van Lone Star Geyser bleek ongeveer 1,4 megawatt te zijn, wat genoeg energie is om 1000 huizen een uur lang van stroom te voorzien. Maar de warmte bedraagt minder dan 0,1 procent van de totale warmteafgifte van de hele Yellowstone-caldera, zei Hurwitz. Dit suggereert dat het grootste deel van de hitte die naar de oppervlakte probeert te ontsnappen (van magma diep in de korst) naar buiten straalt door geothermische kenmerken die stoom afgeven, zoals in het oostelijke deel van het park.
'Stoom kan veel warmte transporteren', zei Hurwitz. 'Zelfs als je alle geisers in Yellowstone hebt gebruikt, is de totale warmteafgifte relatief verwaarloosbaar.'
Hurwitz en zijn co-auteurs bereiden nu een ander tijdschriftartikel voor over de vorm van het ondergrondse sanitair van Lone Star Geyser, zei hij.
Recentelijk gepubliceerde studies over geisers in de vallei van de geisers op het Russische schiereiland Kamtsjatka en Yellowstone's Old Faithful ontdekten dat veel geiserkamers mogelijk eivormig zijn in plaats van lange, smalle pijpen, zoals onderzoekers eerder dachten.
'Geisers zijn niet zo eenvoudig als je met het oog kunt zien', zei Hurwitz.
