Wanneer Steamboat Geyser, 's werelds hoogste, begon in 2018 opnieuw uit te barsten in Yellowstone National Park na decennia van relatieve stilte, het riep een paar prikkelende wetenschappelijke vragen op. Waarom is het zo hoog? Waarom barst het nu weer los? En wat kunnen we erover leren voordat het weer stil wordt?

De Universiteit van Utah bestudeert al tientallen jaren de geologie en seismologie van Yellowstone en zijn unieke kenmerken, dus U-wetenschappers waren klaar om van de gelegenheid gebruik te maken om een ​​ongekende kijk te krijgen op de werking van Steamboat Geyser. Hun bevindingen geven een beeld van de diepte van de geiser en een herdefiniëring van een lang veronderstelde relatie tussen de geiser en een nabijgelegen bron. De bevindingen zijn gepubliceerd in de Journal of Geophysical Research-Solid Earth .

"Wij wetenschappers weten niet echt wat een geiser regelt om regelmatig uit te barsten, zoals Old Faithful, versus onregelmatig, zoals stoomboot, " zegt Fan-Chi Lin, een universitair hoofddocent bij de afdeling Geologie en Geofysica. "De ondergrondse sanitaire structuur regelt waarschijnlijk de uitbarstingskenmerken voor een geiser. Dit is de eerste keer dat we de sanitaire structuur van een geiser tot meer dan 100 m diep konden afbeelden."

Ontmoet Steamboat Geyser

Als je wordt gevraagd om een ​​Yellowstone-geiser te noemen en "Old Faithful" is de enige die in je opkomt, dan ben je te laat voor een kennismaking met Steamboat. Opgenomen uitbarstingshoogten reiken tot 360 voet (110 m), hoog genoeg om de top van het Vrijheidsbeeld te spetteren.

"Het is verbazingwekkend om naar een grote uitbarsting van Steamboat Geyser te kijken, " zegt Jamie Farrell, een onderzoeksassistent-professor bij de University of Utah Seismograph Stations. "Wat ik me het meest herinner is het geluid. Je voelt het gerommel en het klinkt als een straalmotor. Ik wist al dat Steamboat de hoogste actieve geiser ter wereld was, maar het zien van het in grote uitbarsting blies me weg."

In tegenstelling tot zijn beroemde neef, Steamboat Geyser is allesbehalve trouw. Het heeft in de geschiedenis slechts drie periodes van aanhoudende activiteit gekend:één in de jaren zestig, één in de jaren tachtig en één die begon in 2018 en nog steeds voortduurt. Maar de huidige fase van geiseractiviteit heeft al meer uitbarstingen gezien dan een van de voorgaande fasen.

In de buurt van Steamboat Geyser is een zwembad genaamd Cistern Spring. Omdat Cistern Spring leegloopt als Steamboat uitbarst, er is aangenomen dat de twee functies direct met elkaar verbonden zijn.

"Met ons vermogen om snel seismische instrumenten in te zetten op een niet-intrusieve manier, deze huidige periode biedt de mogelijkheid om de dynamiek van Steamboat Geyser en Cistern Spring beter te begrijpen, wat ons een heel eind helpt om uitbarstingsgedrag te begrijpen, ' zegt Farell.

De geiser een CT-scan geven

Sinds een aantal jaren, U-wetenschappers hebben de kenmerken van Yellowstone National Park bestudeerd, waaronder Old Faithfull, klein gebruiken, draagbare seismometers. De instrumenten ter grootte van een voetbal kunnen met tientallen worden ingezet waar de onderzoekers maximaal een maand per inzet nodig hebben om een ​​beeld te krijgen van wat zich onder de grond afspeelt. Elke kleine beweging van de grond, zelfs de periodieke drukte op de promenades van Yellowstone, wordt gevoeld en vastgelegd.

En net zoals artsen meerdere röntgenfoto's kunnen gebruiken om een ​​CT-scan van het inwendige van een menselijk lichaam te maken, seismologen kunnen meerdere seismometers gebruiken die meerdere seismische gebeurtenissen registreren (in dit geval borrelen in de oververhitte waterkolom van de geiser) om een ​​soort beeld van de ondergrond op te bouwen.

In de zomers van 2018 en 2019, Farrell en collega's werkten samen met de National Park Service en plaatsten 50 draagbare seismometers in een array rond Steamboat Geyser. De inzet in 2019 registreerde zeven grote uitbarstingen, met een reeks onderbrekingsperioden van drie tot acht dagen uit elkaar, elk met een schat aan gegevens.

Loodgieterswerk in de diepte

De resultaten toonden aan dat de ondergrondse kanalen en kloven waaruit Steamboat Geyser bestaat, zich minstens 140 meter naar beneden uitstrekken. Dat is veel dieper dan het loodgieterswerk van Old Faithful, dat is ongeveer 260 voet (80 m).

De resultaten niet gedaan tonen een directe verbinding tussen Steamboat Geyser en Cistern Spring, echter.

"Deze bevinding sluit de veronderstelling uit dat de twee functies verbonden zijn met zoiets als een open pijp, tenminste in de bovenste 140 meter, " zegt Sin-Mei Wu, een recent afgestudeerde promovendus die samenwerkt met Lin en Farrell. Dat wil niet zeggen dat de twee functies volledig gescheiden zijn, Hoewel. Het feit dat het zwembad leegloopt wanneer Steamboat uitbarst, suggereert dat ze op de een of andere manier nog steeds met elkaar verbonden zijn, maar waarschijnlijk door kleine breuken of poriën in de rots die niet detecteerbaar zijn met behulp van de seismische signalen die de onderzoekers hebben geregistreerd. "Als we de exacte relatie tussen Steamboat en Cistern begrijpen, kunnen we modelleren hoe Cistern de uitbarstingscycli van Steamboat kan beïnvloeden, ’ voegde Wu eraan toe.

Zullen wetenschappers uiteindelijk kunnen voorspellen wanneer de geiser zal uitbarsten? Kan zijn, Wu zegt, met een beter begrip van hydrothermale tremor en een langetermijnmonitoringsysteem. Maar, ondertussen, Wu zegt, this study is really just the beginning of understanding how Steamboat Geyser works.

"We now have a baseline of what eruptive activity looks like for Steamboat, " Lin pointed out. "When it becomes less active in the future, we can re-deploy our seismic sensors and get a baseline of what non-active periods look like. We then can continuously monitor data coming from real-time seismic stations by Steamboat and assess whether it looks like one or the other and get a more real-time analysis of when it looks like it is switching to a more active phase."