To rytmiczne dudnienie gorących źródeł Yellowstone sprawia, że ​​jest to geotermometr – Ars Technica

Słynie z Parku Narodowego Yellowstone Staroobrzędowcy, gejzer z okresowymi i nieco przewidywalnymi erupcjami wulkanów, które zachwycają odwiedzających go turystów. Ale jest także domem dla wielu innych cechy geotermalne Lubi Podwójny basen, parę gorących źródeł połączonych z małą szyjką z geotermalnym odpowiednikiem impulsu. Basen „uderza” co 20-30 minut, powodując drgania wody i wibracje podłogi. Naukowcy z University of Utah zmierzyli te ogromne cykle za pomocą sejsmometrów, aby dowiedzieć się więcej o tym, jak zmieniają się one w czasie. Między innymi odkryli, że okresy ciszy między uderzeniami korelują z ilością ciepła wpływającego do basenu, zgodnie z nowy liść Opublikowano w Geophysical Research Letters.

„Wiedzieliśmy, że Doublet Pool trafia co 20-30 minut” powiedział współautor Fan Zhi Lin, geofizyk z University of Utah. „Ale nie było zbyt wiele wcześniejszej wiedzy na temat tego, co kontroluje wariancję. W rzeczywistości nie sądzę, aby wiele osób faktycznie zdawało sobie sprawę, że mega-interwał jest różny. Ludzie zwracają większą uwagę na grzejniki.”

Rozwijający się system hydrotermalny w Yellowstone jest wynikiem interakcji płytkich wód gruntowych z ciepłem z komory gorącej magmy. System obejmuje około 10 000 obiektów geotermalnych, w tym otwory parowe (fumarole), gliniane garnki i wapienne tarasy (biała, kredowa skała), a także gejzery i gorące źródła.

W przypadku gejzerów wysokie ciśnienie zapobiega zagotowaniu głębokiej wody. Ale gdy gorąca woda się podnosi, ciśnienie spada i tworzą się pęcherzyki pary, rozszerzając się, aż będą zbyt duże, aby przejść przez wąski kanał gejzeru w pobliżu powierzchni. W końcu pęcherzyki osiągają próg krytyczny i grzejnik zaczyna płynąć. Ciśnienie gwałtownie spada, a woda wrze, tworząc duże ilości pary, która wypycha strumień gorącej wody z otworu wentylacyjnego podczas jednej z tych erupcji wulkanicznych, które są tak satysfakcjonujące. Potem cykl zaczyna się od nowa.

Natomiast większość gorących źródeł utrzymuje dość stabilną równowagę hydrodynamiczną. Przegrzana woda ochładza się, gdy dociera do powierzchni, opada i jest zastępowana gorącą wodą od dołu, więc woda nigdy nie osiąga pożądanej temperatury potrzebnej do wystąpienia erupcji. Jednak niektóre gorące źródła, takie jak Doublet Pool i Iodine Pool w Nowej Zelandii, mają te rozmyte okresowe wychodnie, które przypominają okresowy wzór erupcji gejzerów: kiedy pęcherzyki gorącej pary wodnej docierają do chłodniejszych górnych części kanału, nagle zapadają się z kopnięciem . .

Studiując Doublet Pool, Lin i jego autorzy mieli nadzieję dowiedzieć się więcej o dynamicznych procesach hydrotermalnych w Yellowstone. W szczególności chcieli zbadać, co kontroluje różnice występujące podczas erupcji gorących źródeł lub cykli uderzeń gorących źródeł, więc postanowili skupić się na pomiarze okresów ciszy między uderzeniami. Od jesieni 2015 r. do listopada 2021 r. przeprowadzili kilka eksperymentów próbkowania z geofonami ustawionymi w pobliżu Doublet Pool. Zebrali również dane dotyczące temperatury w listopadzie 2021 r. oraz dane dotyczące ciśnienia, aby monitorować zmiany poziomu wody przez cztery dni w kwietniu 2022 r.

elastyczny i in. Odkryła, że ​​okresy ciszy zmieniały się nie tylko z roku na rok, ale także z godziny na godzinę lub z dnia na dzień. Na przykład interwał wynosił około 30 minut w listopadzie 2016 r., ale tylko 13 minut we wrześniu 2018 r., a do listopada 2021 r. wzrósł do około 20 minut. Dzieje się to dokładnie 15 września 2018 r. w pobliżu sprężyna ucha Wybuchł po raz pierwszy od 1957 roku, a potem zagotowała się woda w kształcie podwójnej kuli. Według autorów całe to ciepło i ciśnienie spadły do ​​2021 r., więc okres ciszy w Doublet Pool zaczął powracać do normalnego 30-minutowego czasu trwania.

W przypadku różnic dziennych i godzinowych autorzy sugerują, że może istnieć korelacja z prędkością wiatru. Wyższe prędkości wiatru wydają się być związane z dłuższymi okresami ciszy, co oznacza, że ​​wiatr w jakiś sposób usuwa energię cieplną z wody, tak jak dmuchanie na filiżankę gorącej kawy. „Obecnie traktujemy basen jako jeden kompletny system, co oznacza, że ​​energia pobierana z powierzchni utrudnia systemowi zgromadzenie wystarczającej ilości energii, aby w niego uderzyć” — powiedział Lynn. „Jedną z możliwości jest to, że basen jest transportowany konwekcyjnie, więc chłodzenie blisko powierzchni może wpłynąć na dno basenu w stosunkowo krótkim czasie”.

Autorzy byli również w stanie obliczyć szybkość ogrzewania i ilość ciepła potrzebną do wywołania uderzeń w Doublet Pool: około 3 do 7 megawatów mocy, co odpowiada mocy wyjściowej 100 domowych pieców. To z kolei pozwala im wykorzystać okres ciszy jako termometr, aby zmierzyć, ile ciepła napływa do stawu. (Więcej ciepła oznacza krótsze okresy).

DOI: Listy z badań geofizycznych, 2023. 10.1029 / 2022GL101175 (o DOI).

Obraz aukcji wg WikiBunny11 / CC BY-SA 4.0.0