Toen de Steamboat Geyser van Yellowstone National Park - die water hoger schiet dan welke actieve geiser dan ook ter wereld - in 2018 na drie en een half jaar rust opnieuw ontwaakte, sommigen speculeerden dat het een voorbode was van mogelijke explosieve vulkaanuitbarstingen in het omliggende geiserbekken. Deze zogenaamde hydrothermische explosies kunnen modder, zand en stenen in de lucht en laat hete stoom ontsnappen, levens in gevaar brengen; zo'n explosie op White Island in Nieuw-Zeeland in december 2019 kostte 22 mensen het leven.

Een nieuwe studie door geowetenschappers die geisers bestuderen, werpt koud water op dat idee, het vinden van enkele aanwijzingen van ondergrondse magmabeweging die een voorwaarde zouden zijn voor een uitbarsting. De geisers bevinden zich net buiten de grootste en meest dynamische vulkanische caldera van het land, maar er hebben zich in de afgelopen 70 geen grote uitbarstingen voorgedaan, 000 jaar.

"Hydrothermische explosies - in feite exploderend heet water omdat het in contact komt met hete rots - zijn een van de grootste gevaren in Yellowstone, " zei Michael Manga, hoogleraar aard- en planeetwetenschappen aan de Universiteit van Californië, Berkeley, en de senior auteur van de studie. "De reden dat ze problematisch zijn, is dat ze erg moeilijk te voorspellen zijn; het is niet duidelijk of er voorlopers zijn waarmee je kunt waarschuwen."

Hij en zijn team ontdekten dat, terwijl de grond rond de geiser steeg en de seismiciteit iets toenam voordat de geiser opnieuw werd geactiveerd en het gebied momenteel iets meer warmte de atmosfeer in uitstraalt, geen andere slapende geisers in het bassin zijn herstart, en de temperatuur van het grondwater dat de uitbarstingen van Steamboat voortstuwt, is niet gestegen. Ook, geen opeenvolging van stoombootuitbarstingen anders dan degene die in 2018 begon, vond plaats na perioden van hoge seismische activiteit.

"We vinden geen bewijs dat er een grote uitbarsting aankomt. Ik denk dat dat een belangrijke afhaalmaaltijd is, " hij zei.

Het onderzoek wordt deze week gepubliceerd in Proceedings van de National Academy of Sciences .

manga, die geisers over de hele wereld heeft bestudeerd en er enkele in zijn eigen laboratorium heeft gemaakt, ging samen met zijn collega's op pad om drie hoofdvragen over Steamboat Geyser te beantwoorden:Waarom werd het weer wakker? Waarom is de periode zo variabel, variërend van 3 tot 17 dagen? en waarom schiet het zo hoog op?

Het team vond antwoorden op twee van die vragen. Door de kolomhoogten van 11 verschillende geisers in de Verenigde Staten te vergelijken, Rusland, IJsland en Chili met de geschatte diepte van het waterreservoir waaruit hun uitbarstingen komen, ze ontdekten dat hoe dieper het reservoir, hoe hoger de uitbarstingsstraal. Stoomboot Geiser, met een reservoir ongeveer 25 meter (82 voet) onder de grond, heeft de hoogste kolom - tot 115 meter, of 377 voet - terwijl twee geisers die Manga in Chili heeft gemeten tot de laagste behoorden - uitbarstingen van ongeveer een meter (3 voet) hoog van reservoirs 2 en 5 meter onder de grond.

"Wat je echt doet, is een container vullen, het bereikt een kritiek punt, je leegt het en dan heb je geen vloeistof meer die kan uitbarsten totdat het weer wordt gevuld, "zei hij. "Hoe dieper je gaat, hoe hoger de druk. Hoe hoger de druk, hoe hoger de kooktemperatuur. En hoe heter het water is, hoe meer energie het heeft en hoe hoger de geiser."

Om de redenen voor de variabiliteit van Steamboat Geyser te onderzoeken, het team verzamelde records met betrekking tot 109 uitbarstingen die teruggaan tot de reactivering in 2018. De records omvatten weer- en stroomstroomgegevens, seismometer en grondvervormingsmetingen, en observaties door liefhebbers van geisers. Ze keken ook naar eerdere actieve en slapende perioden van Steamboat en negen andere Yellowstone-geisers, en thermische emissiegegevens van het grondoppervlak van het Norris Geyser Basin.

Ze concludeerden dat variaties in regenval en sneeuwsmelt waarschijnlijk verantwoordelijk waren voor een deel van de variabele periode, en mogelijk ook voor de variabele periode van andere geisers. In het voorjaar en de vroege zomer, met smeltende sneeuw en regen, de ondergrondse waterdruk duwt meer water in het ondergrondse reservoir, waardoor er meer warm water komt om vaker uit te barsten. Tijdens de winter, met minder water, lagere grondwaterdruk vult het reservoir langzamer, wat leidt tot langere perioden tussen uitbarstingen. Omdat het water dat in het reservoir wordt geduwd, van zelfs diepere plaatsen komt dan het reservoir, het water is decennia of eeuwen oud voordat het weer naar de oppervlakte komt, hij zei.

In oktober, De teamleden van Manga demonstreerden de extreme impact die watertekorten en droogte kunnen hebben op geisers. Ze toonden aan dat de iconische Old Faithful Geyser van Yellowstone gedurende ongeveer 100 jaar in de 13e en 14e eeuw volledig stopte met uitbarsten, gebaseerd op koolstofdatering van gemineraliseerde lodgepole-dennenbomen die tijdens de rustperiode rond de geiser groeiden. Normaal is het water te alkalisch en de temperatuur te hoog voor bomen om in de buurt van actieve geisers te groeien. De rustperiode viel samen met een lange, warme, droge periode in het westen van de VS genaamd de middeleeuwse klimaatafwijking, die de verdwijning van verschillende Indiaanse beschavingen in het Westen kan hebben veroorzaakt.

"Klimaatverandering zal in de toekomst gevolgen hebben voor geisers, ' zei Manga.

Manga en zijn team konden niet vaststellen waarom Steamboat Geyser op 15 maart weer opstartte, 2018, na drie jaar en 193 dagen inactiviteit, hoewel de geiser bekend staat als veel veranderlijker dan Old Faithful, die meestal ongeveer elke 90 minuten afgaat. Ze konden geen definitief bewijs vinden dat nieuw magma dat onder de geiser opstak, de reactivering ervan veroorzaakte.

De reactivering kan te maken hebben met veranderingen in het interne sanitair, hij zei. Geisers lijken drie ingrediënten nodig te hebben:warmte, water en rotsen gemaakt van silica - siliciumdioxide. Omdat het hete water in geisers voortdurend oplost en silica opnieuw afzet - elke keer dat Steamboat Geyser uitbarst, het brengt ongeveer 200 kilogram op, of 440 pond opgelost silica. Een deel van dit silica wordt ondergronds afgezet en kan het leidingsysteem onder de geiser veranderen. Dergelijke veranderingen kunnen uitbarstingen tijdelijk stoppen of reactiveren als de pijpleiding wordt omgeleid, hij zei.

Manga heeft geëxperimenteerd met geisers in zijn laboratorium om te begrijpen waarom ze periodiek uitbarsten, en in ieder geval in het laboratorium, het lijkt te worden veroorzaakt door lussen of zijkamers in de pijp die stoombellen opvangen die langzaam naar buiten druppelen, de waterkolom erboven verwarmen totdat al het water van boven naar beneden kan koken, explosief uitbarsten in een kolom van water en stoom.

Studies van wateruitbarstingen van geisers kunnen inzicht geven in de uitbarstingen van hete rots uit vulkanen, hij zei.

"Wat we hebben gesteld, zijn heel eenvoudige vragen en het is een beetje gênant dat we ze niet kunnen beantwoorden, omdat het betekent dat er fundamentele processen op aarde zijn die we niet helemaal begrijpen, "Zei Manga. "Een van de redenen waarom we beweren dat we geisers moeten bestuderen, is dat als we niet kunnen begrijpen en uitleggen hoe een geiser uitbarst, onze hoop om hetzelfde te doen voor magma is veel lager."