Toto rytmické bušení horkých pramenů v Yellowstone z něj dělá geotermometr – Ars Technica

Je známý pro Yellowstonský národní park Staří věřící, gejzír s periodickými a poněkud předvídatelnými sopečnými erupcemi, které potěší návštěvníky. Ale je také domovem mnoha dalších geotermální vlastnosti Líbí se Dvojitý bazén, pár horkých pramenů spojených s malým krkem s geotermálním ekvivalentem pulsu. Bazén každých 20-30 minut „udeří“, což způsobí otřesy vody a vibrace podlahy. Vědci z University of Utah měřili tyto masivní cykly seismometry, aby se dozvěděli více o tom, jak se mění v průběhu času. Mimo jiné zjistili, že doby ticha mezi údery korelují s množstvím tepla proudícího do bazénu. nový list Publikováno v Geophysical Research Letters.

„Věděli jsme, že Doublet Pool zasáhne každých 20-30 minut,“ řekl spoluautor Fan Zhi Lin, geofyzik na University of Utah. „Ale nebylo mnoho předchozích znalostí o tom, co řídí rozptyl. Ve skutečnosti si nemyslím, že si mnoho lidí ve skutečnosti uvědomuje, že se megainterval mění. Lidé věnují více pozornosti ohřívačům.“

Rozvíjející se hydrotermální systém v Yellowstone je výsledkem interakce mělké podzemní vody s teplem z horké magmatické komory. Systém obsahuje asi 10 000 geotermálních prvků, včetně parních průduchů (fumaroly), hliněných nádob a vápencových teras (bílá, křídová hornina), stejně jako gejzírů a horkých pramenů.

V případě gejzírů vysoké tlaky brání varu hluboké vody. Ale jak horká voda stoupá, tlak klesá a tvoří se bubliny páry, které se rozpínají, dokud nejsou příliš velké na to, aby prošly úzkým kanálem gejzíru blízko povrchu. Nakonec bubliny dosáhnou kritického prahu a ohřívač začne proudit. Tlak prudce klesá a voda se vaří, což vytváří velké množství páry, která vytlačuje proud horké vody z ventilačního otvoru v jedné z těch sopečných erupcí, které jsou tak uspokojivé. Poté cyklus začíná znovu.

Naproti tomu většina horkých pramenů si udržuje poměrně stabilní hydrodynamickou rovnováhu. Přehřátá voda se při dosažení povrchu ochlazuje, klesá a je nahrazena zespodu teplejší vodou, takže voda nikdy nedosáhne požadované teploty potřebné k tomu, aby došlo k erupci. Některé horké prameny, jako je Doublet Pool a Jodine Pool na Novém Zélandu, však mají ty nejasné periodické výchozy, které se podobají vzoru periodických erupcí gejzíru: Když bubliny horké vodní páry dosáhnou chladnějších horních částí kanálu, náhle se zhroutí kopnutím. . .

Při studiu Doublet Pool Lin a jeho autoři doufali, že se dozvědí více o dynamických hydrotermálních procesech v Yellowstonu. Konkrétně chtěli prozkoumat, co řídí rozdíly, ke kterým dochází během erupcí horkých pramenů nebo cyklů bití horkých pramenů, a tak se rozhodli zaměřit se na měření období ticha mezi údery. Od podzimu 2015 do listopadu 2021 provedli několik vzorkovacích experimentů s geofony umístěnými poblíž Doublet Pool. Shromáždili také údaje o teplotě v listopadu 2021 a údaje o tlaku pro sledování změn hladiny vody po dobu čtyř dnů v dubnu 2022.

flexibilní a kol. Zjistila, že období ticha se lišila nejen rok od roku, ale také z hodiny na hodinu nebo ze dne na den. Například interval byl asi 30 minut v listopadu 2016, ale pouze 13 minut v září 2018 a do listopadu 2021 se zvýšil na asi 20 minut. To se děje přesně 15. září 2018 v okolí ušní pružina Vypukla poprvé od roku 1957 a poté se uvařila voda s dvojitou koulí. Podle autorů se všechno to teplo a tlak do roku 2021 snížily, takže období ticha Doublet Pool se začalo vracet k normálnímu 30minutovému trvání.

U denních a hodinových rozdílů autoři naznačují, že by mohla existovat korelace s rychlostí větru. Zdá se, že vyšší rychlosti větru jsou spojeny s delšími obdobími ticha, což znamená, že vítr nějakým způsobem odstraňuje tepelnou energii z vody, podobně jako když fouká na horký šálek kávy. „V současné době zacházíme s bazénem jako s jedním kompletním systémem, což znamená, že energie odebraná z povrchu ztěžuje systému akumulovat dostatek energie, aby do něj zasáhl.“ řekla Lynn. „Jednou z možností je, že bazén je transportován konvekčně, takže ochlazení blízko hladiny by mohlo ovlivnit dno bazénu v relativně krátkém časovém měřítku.“

Autoři byli také schopni vypočítat rychlost ohřevu a množství tepla potřebného k pohybu zdvihů v Doublet Pool: asi 3 až 7 megawattů energie, což odpovídá výkonu 100 domácích pecí. To jim zase umožňuje využít období ticha jako teploměr, aby změřili, kolik tepla přichází do jezírka. (Více tepla znamená kratší dobu.)

DOI: Geophysical Research Letters, 2023. 10.1029 / 2022GL101175 (o DOI).

Výpis obrázku podle WikiBunny11 / CC BY-SA 4.0.0