Jak działają gejzery

Widok na gejzer Old Faithful w Parku Narodowym Yellowstone, gdy wybucha na ciemnym niebie, Wyoming, 1941. Getty Images

W tej chwili w kilku rzadkich miejscach na Ziemi ludzie cieszą się widokiem i dźwiękiem przegrzanej wody płynącej z głębi ziemi i w powietrze. Te niezwykłe formacje geologiczne, zwane gejzerami, istnieją na Ziemi i w całym Układzie Słonecznym. Niektóre z najbardziej znanych na Ziemi to Old Faithful w Wyoming w Stanach Zjednoczonych i Strokkur Geyser na Islandii oraz w Afryce. w depresji Danakil .

Erupcje gejzerów mają miejsce w obszarach aktywnych wulkanicznie, gdzie przegrzana magma znajduje się dość blisko powierzchni. Woda spływa (lub spływa) w dół przez pęknięcia i pęknięcia w skałach powierzchniowych. Te „przewody” lub „rury” mogą osiągnąć głębokość ponad 2000 metrów. Gdy woda zetknie się ze skałami, które zostały podgrzane przez aktywność wulkaniczną, zaczyna się gotować. W końcu ciśnienie wzrasta, co wprawia w ruch serię działań. Kiedy ciśnienie staje się zbyt wysokie, woda pędzi z powrotem w górę rury, niosąc ze sobą minerały. W końcu wybucha, wysyłając w powietrze strumień gorącej wody i pary. Są one również nazywane „wybuchami hydrotermalnymi”. (Słowo „hydro” oznacza „wodę”, a „termiczny” oznacza „ciepło”).

Jak działają gejzery

Mechanika gejzera i jak to działa. Woda przesącza się przez pęknięcia i szczeliny, napotyka rozgrzaną skałę, jest podgrzewana do temperatury superwrzenia, a następnie wybucha na zewnątrz. USGS

Pomyśl o gejzerach jako o naturalnych systemach wodociągowych, które dostarczają wodę podgrzaną głęboko w obrębie planety na powierzchnię. Przychodzą i odchodzą w zależności od podziemnej działalności, która ich karmi. Chociaż aktywne gejzery można dziś łatwo badać, istnieje również wiele dowodów na istnienie na planecie martwych i uśpionych gejzerów. Czasami wymierają, gdy „rury” skalne zatykają się minerałami. Innym razem działalność wydobywcza wyłącza je lub systemy ogrzewania hydrotermalnego używane przez ludzi do ogrzewania domów mogą je osuszyć.

Geolodzy badają skały i minerały w polach gejzerów, aby zrozumieć podstawową geologię struktur rozciągających się pod powierzchnią. Biolodzy interesują się gejzerami, ponieważ wspierają organizmy żyjące w gorącej, bogatej w minerały wodzie. Ci „ekstremofile” (czasami nazywani „termofilami” ze względu na zamiłowanie do ciepła) dają wskazówki, w jaki sposób życie może istnieć w tak nieprzyjaznych warunkach. Biolodzy planetarni badają gejzery, aby lepiej zrozumieć życie, które istnieje wokół nich. Inni planetolodzy używają ich jako sposobów na zrozumienie podobnych systemów na innych światach.

Kolekcja gejzerów w parku Yellowstone

Gejzer Old Faithful w Parku Narodowym Yellowstone. Ten wybucha mniej więcej co 60 minut i został zbadany za pomocą kamer kosmicznych i systemów obrazowania. Wikimedia Commons

Jeden z najbardziej aktywnych Baseny gejzerów na świecie znajdują się w Yellowstone Park . Znajduje się na szczycie kaldery superwulkanu Yellowstone w północno-zachodnim Wyoming i południowo-wschodniej Montanie. W każdej chwili huczy około 460 gejzerów, które pojawiają się i znikają, gdy trzęsienia ziemi i inne procesy powodują zmiany w regionie. Najbardziej znany jest Old Faithful, który przez cały rok przyciąga tysiące turystów.

Gejzery w Rosji

Dolina Gejzerów na Kamczatce, Rosja. To zdjęcie zostało zrobione tuż przed błotem, który pochłonął niektóre gejzery. Pozostaje to bardzo aktywnym regionem. Robert Nunn, CC-by-sa-2,0

Inny system gejzerów istnieje w Rosji, w regionie zwanym Doliną Gejzerów. Ma drugą co do wielkości kolekcję otworów wentylacyjnych na świecie i znajduje się w dolinie o długości około sześciu kilometrów. Naukowcy badają to i region Yellowstone, aby zrozumieć rodzaje form życia, które istnieją w tych systemach.

Słynne gejzery Islandii

Wybuch Strokkuer Geysir, listopad 2010. Prawa autorskie i wykorzystywane za zgodą Carolyn Collins Petersen

Aktywny wulkanicznie naród wyspiarski Islandii jest domem dla jednych z najsłynniejszych gejzerów na świecie. Słowo „gejzer” pochodzi od ich słowa „gejzer”, które opisuje te aktywne gorące źródła. Islandzkie gejzery są związane z Grzbietem Śródatlantyckim. Jest to miejsce, w którym dwie płyty tektoniczne – Płyta Północnoamerykańska i Płyta Eurazjatycka – powoli oddalają się od siebie w tempie około trzech milimetrów rocznie. Gdy oddalają się od siebie, magma z dołu unosi się, gdy skorupa staje się cieńsza. To przegrzewa śnieg, lód i wodę, które występują na wyspie w ciągu roku i tworzy gejzery.

Obce gejzery

Pióropusze kryształków lodu wodnego, możliwe kriogejzery, wystrzeliwują ze szczelin w południowym regionie polarnym Enceladusa. NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Ziemia nie jest jedynym światem z systemami gejzerów. Gejzery mogą istnieć wszędzie tam, gdzie wewnętrzne ciepło księżyca lub planety może ogrzać wodę lub lód. Na światach takich jakKsiężyc Saturna Enceladus, tak zwane „krio-gejzery” wytryskują spod zamarzniętej powierzchni. Dostarczają parę wodną, ​​cząsteczki lodu i inne zamrożone materiały, takie jak dwutlenek węgla, azot, amoniak i węglowodory do skorupy i poza nią.

Europa może mieć ukryty ocean pod lodową skorupą. Widzimy tu wycięcie na tle Jowisza i maleńkiego wulkanicznego księżyca Io. Gejzery mogą wybuchać głęboko pod powierzchnią. NASA

Dziesięciolecia badań planetarnych ujawniły gejzery i procesy podobne do gejzerówKsiężyc Jowisza Europa, Księżyc Neptuna Tryton , i ewentualnienawet odległy Pluton. Planetolodzy badający aktywność na Marsie podejrzewają, że gejzery mogą wybuchać na biegunie południowym podczas wiosennego ogrzewania.

Korzystanie z gejzerów i ciepła geotermalnego

Elektrownia Hellesheidi na Islandii, która wykorzystuje odwierty do przechwytywania ciepła z podziemnych złóż geotermalnych. Zapewnia również ciepłą wodę do pobliskiego Reykjaviku. Creative Commons Uznanie autorstwa 2.0

Gejzery są niezwykle użyteczne źródła wytwarzania ciepła i energii elektrycznej . Ich moc wodna może zostać przechwycona i wykorzystana. W szczególności Islandia wykorzystuje swoje pola gejzerów do gorącej wody i ciepła. Wyczerpane pola gejzerów są źródłem minerałów, które można wykorzystać w różnych zastosowaniach. Inne regiony na całym świecie zaczynają naśladować islandzki przykład wychwytywania hydrotermalnego jako darmowego i dość nieograniczonego źródła energii.

Poza Ziemią gejzery innych światów mogą w rzeczywistości być źródłem wody lub innych zasobów dla przyszłych odkrywców. Przynajmniej badania tych odległych otworów pomogą planetologom zrozumieć procesy zachodzące głęboko w tych miejscach.