Wetenschappers beginnen nu pas te begrijpen hoe oude getrouwe werken werken / geisers

Elke 90 minuten verzamelt zich een menigte op een houten promenade terwijl stoom uit een scheur in de grond stroomt. Al snel barst een waterstraaltje, tot 184 voet hoog, ongeveer 90 seconden uit de grond. En 90 minuten later gebeurt het helemaal opnieuw. Old Faithful is een van de meest beroemde bezienswaardigheden in Yellowstone National Park, maar ondanks zijn populariteit weten we niet precies hoe de voorspelbare geiser werkt. Iets verwarmt dat water en dwingt het met regelmatige tussenpozen uit, maar de exacte mechanica is een raadsel gebleven. Dankzij een nieuwe studie hebben we nu een duidelijker beeld van hoe dingen er ondergronds uitzien.

Wetenschappers bogen een camera in de slokdarm van Old Faithful in de jaren negentig en legden video's vast van kokend water en de sintergesteende rotsformaties die zich het dichtst bij het oppervlak bevinden. Anders heeft de technologie tot nu toe beperkt wat we te weten kunnen komen over de hydrothermale functie zonder serieus te worden gebroeid door water dat 204 graden Fahrenheit is. Onlangs besloot een team van wetenschappers van de Universiteit van Utah om een nieuwe tool te proberen, een reeks kleine seismische golfsensoren, om te zien of het hen kon helpen Old Faithful beter te begrijpen. De resultaten waren veelbelovend - niet alleen konden ze het verschil zien tussen een lavastroom en glaciaal grind, ze konden ook een enorm reservoir zien net ten westen van de geiser. Dat reservoir, dat grof onder de Old Faithful Inn ligt, is een waarschijnlijke bron van de vloeistof van de geiser. Het is de eerste duidelijke blik op het systeem en het verandert de manier waarop wetenschappers denken dat Oudrouwig werkt.

"Sommige studies suggereren dat er misschien een holte is die onder of iets aan de kant van de Old Faithful conduit ligt, maar dat is niet echt bewezen", zegt Fan-Chi Lin, een geoloog van het team van de University of Utah. Men heeft gedacht dat als die holte bestaat, het dan de stoom en waterbellen zou kunnen vangen, waardoor de druk zou toenemen tot een uitbarsting. Maar als de holte eigenlijk een gigantisch reservoir van vloeistof verder weg is - ongeveer 100 meter naar het zuidwesten volgens Lin en zijn collega's - dan moeten de uitbarstingen op een andere manier gebeuren.

Om de ondergrond rond Old Faithful in kaart te brengen trotseerde het team van de University of Utah de kou zodra de toeristen het seizoen hadden ontruimd en een reeks van 133 sensoren hadden opgezet. Hun doel was om de trillingen in de grond te meten die werden gegenereerd door de uitbarstingen van de geiser en om te zien hoe snel ze door de omringende rots trokken. De sensoren zaten twee weken rond Old Faithful en verzamelden vier terabytes aan gegevens die grondtrillingen beschrijven - hoewel er een paar werden gekauwd door dieren, waarschijnlijk nieuwsgierige coyotes.

Sin-Mei Wu, een co-auteur van de studie, gebruikte toen een computerprogramma om trillingen bij elke sensor te identificeren die absoluut werden veroorzaakt door de uitbarstingen. Op basis van de tijd van de uitbarsting, opgepikt door sensoren die het dichtst bij de ventilatieopening lagen, keek Wu naar het moment waarop de trillingen bij sensoren verder uitkwamen. Geologen kunnen eigenschappen van de materialen ondergronds afleiden op basis van hoe lang het duurt voordat een vibratie er doorheen gaat.

"We kunnen zien dat er een gebied met golven is dat aanzienlijk wordt vertraagd", zegt Lin. "Dat komt waarschijnlijk omdat het water de golfvoortplanting daadwerkelijk weerstaat, dat de golven vertraagt." Hoe traag de trillingsgolven ook reizen, ze kunnen ook helpen de hoeveelheid water in de grond te schatten. Lin en Wu zeggen dat het ongeveer 300.000 kubieke meter water is. Ter vergelijking, Old Faithful spuugt slechts ongeveer 30 kubieke meter uit tijdens elke uitbarsting.

"Misschien omdat dit een enorm reservoir is, produceert het een constante hydrothermische vloeistof die aan het systeem wordt toegevoerd en produceert deze uitbarsting elke 90 minuten of zo", zegt Lin. En het team heeft alleen het oppervlak gekrast. Ze weten nog steeds niet genoeg over de diepere structuren die deel uitmaken van de nabijgelegen Yellowstone-supervulkaan en hopen de onderliggende magmakamer in beeld te brengen. "Dat zal uiteindelijk een beter idee geven van wat het vulkanische gevaar in het gebied is."

Lin merkt op dat deze studie ons alleen maar vertelt over Old Faithful. We hebben geen idee of het werkt zoals andere geisers, omdat we ze ook niet hebben kunnen fotograferen. "We zijn van plan dit soort array op andere hydrothermale systemen te plaatsen," zegt hij. Norris Geyser Basin, ook in Yellowstone, is heter en heter gegroeid, dus deze technologie kan de National Park Service helpen bepalen of de ondergrondse structuur aan het veranderen is en of het gebied moet worden afgesloten voor het geval er een hydrothermale explosie dreigt..

De informatie kon de Park Service ook helpen bij het beschermen van gebouwen, waaronder de Old Faithful Inn, afgewerkt in 1904. "Ze probeerden te graven om de basis van de constructie te versterken en op een zeer ondiepe diepte bereikten ze een zeer warme hydrothermale vloeistof", zegt Lin. "Er is enige zorg of er daadwerkelijk actieve hydrothermale activiteit is vlak onder sommige van de gebouwen daar."

Het team is van plan om in november opnieuw de sneeuw en de coyotes te dapper om een andere reeks uit te zetten nabij Geyser Hill. De kleine sensoren zijn een krachtig hulpmiddel voor het ontsluiten van de geologische mysteries van enkele van de grootste shows van de natuur.