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Esta batida rítmica das fontes termais de Yellowstone faz dele um geotermômetro – Ars Technica

Esta batida rítmica das fontes termais de Yellowstone faz dele um geotermômetro – Ars Technica

A vibração da superfície da água da Double Pool no Parque Nacional de Yellowstone. Crédito: Jimmy Farrell/Universidade de Utah

É famosa pelo Parque Nacional de Yellowstone Velhos crentes, um gêiser com erupções vulcânicas periódicas e um tanto previsíveis que encantam os turistas visitantes. Mas também é o lar de muitos outros características geotérmicas curtidas Piscina dupla, um par de fontes termais conectadas a um pequeno pescoço com o equivalente geotérmico de um pulso. A piscina “bate” a cada 20-30 minutos, fazendo com que a água balance e o chão vibre. Pesquisadores da Universidade de Utah mediram esses ciclos maciços com sismômetros para aprender mais sobre como eles mudam com o tempo. Entre outras descobertas, eles descobriram que os períodos de silêncio entre as batidas se correlacionam com a quantidade de calor que flui para a piscina, de acordo com nova folha Publicado em Cartas de Pesquisa Geofísica.

“Sabíamos que o Doublet Pool atinge a cada 20-30 minutos”, disse o co-autor Fan Zhi Lin, um geofísico da Universidade de Utah. “Mas não havia muito conhecimento prévio sobre o que controla a variação. Na verdade, acho que muitas pessoas não percebem que o megaintervalo varia. As pessoas prestam mais atenção aos aquecedores.”

O sistema hidrotérmico em desenvolvimento em Yellowstone é o resultado da interação das águas subterrâneas rasas com o calor de uma câmara de magma quente. O sistema apresenta cerca de 10.000 características geotérmicas, incluindo saídas de vapor (fumarolas), potes de argila e terraços de calcário (rocha calcária branca), bem como gêiseres e fontes termais.

No caso dos gêiseres, as altas pressões impedem que as águas profundas fervam. Mas à medida que a água quente sobe, a pressão cai e bolhas de vapor se formam, que se expandem até ficarem grandes demais para passar pelo canal estreito do gêiser perto da superfície. Eventualmente, as bolhas atingem um limite crítico e o aquecedor começa a fluir. A pressão cai drasticamente e a água ferve, criando uma grande quantidade de vapor que força um jorro de água quente para fora da abertura em uma daquelas erupções vulcânicas que dão tanta satisfação. Então o ciclo recomeça.

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Em contraste, a maioria das fontes termais mantém um equilíbrio hidrodinâmico bastante estável. A água superaquecida esfria ao atingir a superfície, afunda e é substituída por água mais quente de baixo, de modo que a água nunca atinge a temperatura desejada necessária para que ocorra uma erupção. No entanto, algumas fontes termais, como Doublet Pool e Iodine Pool na Nova Zelândia, têm aqueles afloramentos periódicos difusos que se assemelham a um padrão de erupção periódica de gêiser: quando bolhas de vapor de água quente atingem as partes superiores mais frias do canal, elas de repente colapsam com um chute. . .

Mais Zoom / Lagoa dupla na Upper Geyser Basin no Parque Nacional de Yellowstone.

Ao estudar Doublet Pool, Lin e seus autores esperavam aprender mais sobre os processos hidrotermais dinâmicos em Yellowstone. Eles queriam explorar especificamente o que controla as diferenças que ocorrem durante as erupções de fontes termais ou os ciclos de batimentos de fontes termais, então decidiram se concentrar em medir os períodos de silêncio entre os ataques. Do outono de 2015 a novembro de 2021, eles realizaram vários experimentos de amostragem com geofones instalados perto de Doublet Pool. Eles também coletaram dados de temperatura em novembro de 2021 e dados de pressão para monitorar as mudanças nos níveis de água por quatro dias em abril de 2022.

flexível e outros. Ela descobriu que os períodos de silêncio variavam não apenas ano a ano, mas também de hora a hora ou dia a dia. Por exemplo, o intervalo era de cerca de 30 minutos em novembro de 2016, mas apenas 13 minutos em setembro de 2018, e aumentou para cerca de 20 minutos em novembro de 2021. Isso acontece exatamente em 15 de setembro de 2018, nas proximidades mola de orelha Ele entrou em erupção pela primeira vez desde 1957 e, depois disso, a água da bola dupla ferveu. Segundo os autores, todo aquele calor e pressão diminuíram até 2021, então o período de silêncio do Doublet Pool começou a retornar à sua duração normal de 30 minutos.

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Para diferenças diárias e horárias, os autores sugerem que pode haver uma correlação com a velocidade do vento. Velocidades de vento mais altas parecem estar associadas a períodos de silêncio mais longos, o que significa que o vento está de alguma forma removendo energia térmica da água, como soprar em uma xícara de café quente. “Atualmente, tratamos a piscina como um sistema completo, o que significa que a energia retirada da superfície dificulta que o sistema acumule energia suficiente para atingi-la.” Lynn disse. “Uma possibilidade é que a piscina seja transportada por convecção, então o resfriamento perto da superfície pode afetar o fundo da piscina em uma escala de tempo relativamente curta.”

Os autores também foram capazes de calcular a taxa de aquecimento e a quantidade de calor necessária para mover os golpes no Doublet Pool: cerca de 3 a 7 megawatts de potência, equivalente à potência de 100 fornos domésticos. Isso, por sua vez, permite que eles usem o período de silêncio como um termômetro para medir quanto calor está entrando na lagoa. (Mais calor significa períodos mais curtos.)

DOI: Cartas de Pesquisa Geofísica, 2023. 10.1029 / 2022GL101175 (sobre DOIs).

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