Dieses rhythmische Schlagen der heißen Quellen von Yellowstone macht es zu einem Geothermometer – Ars Technica

Es ist berühmt für den Yellowstone-Nationalpark Altgläubige, ein Geysir mit periodischen und einigermaßen vorhersehbaren Vulkanausbrüchen, die Touristen begeistern. Aber es ist auch die Heimat vieler anderer geothermische Besonderheiten Likes Doppelbecken, ein Paar heißer Quellen, die mit einem kleinen Hals verbunden sind, mit dem geothermischen Äquivalent eines Pulses. Der Pool „schlägt“ alle 20-30 Minuten, wodurch das Wasser zittert und der Boden vibriert. Forscher der University of Utah haben diese massiven Zyklen mit Seismometern gemessen, um mehr darüber zu erfahren, wie sie sich im Laufe der Zeit verändern. Unter anderem entdeckten sie, dass die Pausen zwischen den Streiks mit der Menge an Wärme korrelieren, die in den Pool fließt neues Blatt Veröffentlicht in Geophysical Research Letters.

„Wir wussten, dass Doublet Pool alle 20-30 Minuten schlägt“, sagte Co-Autor Fan Zhi Lin, Geophysiker an der University of Utah. „Aber es gab nicht viel Vorwissen darüber, was die Varianz steuert. Tatsächlich glaube ich nicht, dass viele Leute wirklich erkennen, dass das Mega-Intervall variiert. Die Leute achten mehr auf Heizungen.“

Das sich entwickelnde hydrothermale System in Yellowstone ist das Ergebnis der Wechselwirkung von flachem Grundwasser mit Wärme aus einer heißen Magmakammer. Das System verfügt über etwa 10.000 geothermische Merkmale, darunter Dampfquellen (Fumarolen), Tontöpfe, Kalksteinterrassen (weißer Kalkstein) sowie Geysire und heiße Quellen.

Bei Geysiren verhindert der hohe Druck, dass das Tiefenwasser kocht. Aber wenn das heiße Wasser steigt, sinkt der Druck und es bilden sich Dampfblasen, die sich ausdehnen, bis sie zu groß sind, um durch den engen Kanal des Geysirs in der Nähe der Oberfläche zu gelangen. Schließlich erreichen die Blasen eine kritische Schwelle und die Heizung beginnt zu fließen. Der Druck fällt stark ab und das Wasser kocht, wodurch große Dampfmengen entstehen, die bei einem dieser so befriedigenden Vulkanausbrüche einen Schwall heißen Wassers aus der Entlüftung drücken. Dann beginnt der Kreislauf von neuem.

Im Gegensatz dazu behalten die meisten heißen Quellen ein ziemlich stabiles hydrodynamisches Gleichgewicht bei. Das überhitzte Wasser kühlt sich ab, wenn es die Oberfläche erreicht, sinkt und wird durch heißeres Wasser von unten ersetzt, sodass das Wasser nie die gewünschte Temperatur erreicht, die für einen Ausbruch erforderlich ist. Einige heiße Quellen, wie Doublet Pool und Iodine Pool in Neuseeland, haben jedoch diese unscharfen periodischen Aufschlüsse, die einem periodischen Geysir-Ausbruchsmuster ähneln: Wenn Blasen aus heißem Wasserdampf die kühleren oberen Teile des Kanals erreichen, kollabieren sie plötzlich mit einem Tritt . .

Durch die Untersuchung von Doublet Pool hofften Lin und seine Autoren, mehr über die dynamischen hydrothermalen Prozesse in Yellowstone zu erfahren. Sie wollten speziell untersuchen, was die Unterschiede steuert, die während der Eruptionen heißer Quellen oder der Schlagzyklen heißer Quellen auftreten, und entschieden sich daher, sich auf die Messung von Stillezeiten zwischen Streiks zu konzentrieren. Von Herbst 2015 bis November 2021 führten sie mehrere Probenahmeexperimente mit Geophonen durch, die in der Nähe von Doublet Pool aufgestellt wurden. Sie sammelten auch Temperaturdaten im November 2021 und Druckdaten, um Änderungen des Wasserstands für vier Tage im April 2022 zu überwachen.

flexibel et al. Sie stellte fest, dass die Zeiten des Schweigens nicht nur von Jahr zu Jahr, sondern auch von Stunde zu Stunde oder von Tag zu Tag variierten. Zum Beispiel betrug das Intervall im November 2016 etwa 30 Minuten, aber im September 2018 nur 13 Minuten, und es erhöhte sich bis November 2021 auf etwa 20 Minuten. Das passiert genau am 15. September 2018 in der Nähe Ohrfeder Es brach zum ersten Mal seit 1957 aus und danach kochte das Wasser im Doublet Pool. Laut den Autoren nahmen all diese Hitze und dieser Druck bis 2021 ab, sodass die Schweigeperiode von Doublet Pool auf ihre normale Dauer von 30 Minuten zurückkehrte.

Für tägliche und stündliche Unterschiede schlagen die Autoren vor, dass es eine Korrelation mit der Windgeschwindigkeit geben könnte. Höhere Windgeschwindigkeiten scheinen mit längeren Stillezeiten verbunden zu sein, was bedeutet, dass der Wind dem Wasser auf irgendeine Weise Wärmeenergie entzieht, wie wenn man eine heiße Tasse Kaffee anbläst. „Derzeit behandeln wir den Pool als ein komplettes System, was bedeutet, dass die von der Oberfläche aufgenommene Energie es dem System erschwert, genug Energie zu sammeln, um ihn zu treffen“, sagte Lynn. „Eine Möglichkeit ist, dass der Pool konvektiv transportiert wird, sodass eine Abkühlung in der Nähe der Oberfläche den Boden des Pools in relativ kurzer Zeit beeinflussen könnte.“

Die Autoren waren auch in der Lage, die Heizrate und die Wärmemenge zu berechnen, die erforderlich sind, um Streiks in Doublet Pool auszulösen: etwa 3 bis 7 Megawatt Leistung, was der Leistung von 100 Haushaltsöfen entspricht. Dies wiederum ermöglicht es ihnen, die Zeit der Stille als Thermometer zu verwenden, um abzuschätzen, wie viel Wärme in den Teich gelangt. (Mehr Hitze bedeutet kürzere Perioden.)

DOI: Geophysikalische Forschungsbriefe, 2023. 10.1029 / 2022GL101175 (über DOIs).

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