Когда пароходный Гейзер Йеллоустонского национального парка, который выбрасывает воду выше, чем любой активный гейзер в мире, пробудился в 2018 году после трех с половиной лет спячки, некоторые предположили, что это предвестник возможных взрывных вулканических извержений в окружающем бассейне гейзера. Эти так называемые гидротермальные взрывы могут выбрасывать грязь, песок и камни в воздух и выпускать горячий пар, подвергая опасности жизни людей; такой взрыв на острове Уайт в Новой Зеландии в декабре 2019 года унес жизни 22 человек.

Новое исследование ученых-геологов, изучающих гейзеры, бросает холодную воду на эту идею, обнаружив несколько признаков подземного движения магмы, которые были бы предпосылкой к извержению. Гейзеры находятся рядом с самой большой и динамичной вулканической кальдерой страны, но за последние 70 000 лет не произошло ни одного крупного извержения.

"Гидротермальные взрывы-в основном взрыв горячей воды, потому что она вступает в контакт с горячей породой—являются одной из самых больших опасностей в Йеллоустоне", - сказал Майкл Манга, профессор наук о земле и планетах Калифорнийского университета в Беркли и старший автор исследования. "Причина, по которой они проблематичны, заключается в том, что их очень трудно предсказать; неясно, есть ли какие-либо предвестники, которые позволили бы вам предупредить."

Он и его команда обнаружили, что, в то время как земля вокруг гейзера поднялась и сейсмичность несколько возросла до того, как гейзер снова активировался, и область в настоящее время излучает немного больше тепла в атмосферу, никакие другие спящие гейзеры в бассейне не возобновились, и температура подземных вод, приводящих в движение извержения парохода, не увеличилась. Кроме того, никакая последовательность пароходных извержений, кроме того, что началось в 2018 году, не произошла после периодов высокой сейсмической активности.

"Мы не находим никаких доказательств того, что грядет большое извержение. Я думаю, что это важный вынос", - сказал он.

Исследование будет опубликовано на этой неделе в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Манга, который изучал гейзеры по всему миру и создал некоторые из них в своей собственной лаборатории, решил вместе со своими коллегами ответить на три основных вопроса о пароходном гейзере: почему он пробудился? Почему его период так изменчив, колеблется от 3 до 17 дней? и почему он взлетает так высоко?

Команда нашла ответы на два из этих вопросов. Сравнив высоту столбов 11 различных гейзеров в США, России, Исландии и Чили с расчетной глубиной резервуара воды, из которого происходят их извержения, они обнаружили, что чем глубже резервуар, тем выше извержение струи. Пароходный гейзер с резервуаром около 25 метров (82 фута) под землей имеет самый высокий столб—до 115 метров, или 377 футов,—в то время как два гейзера, измеренные в Чили, были одними из самых низких—извержения высотой около метра (3 фута) из резервуаров 2 и 5 метров под землей.

"На самом деле вы наполняете контейнер, он достигает критической точки, вы опорожняете его, а затем у вас заканчивается жидкость, которая может взорваться, пока он снова не наполнится", - сказал он. - Чем глубже ты погружаешься, тем выше давление. Чем выше давление, тем выше температура кипения. И чем горячее вода, тем больше в ней энергии и тем выше гейзер."

Чтобы исследовать причины изменчивости пароходного гейзера, команда собрала записи, относящиеся к 109 извержениям, начиная с его реактивации в 2018 году. Записи включали данные о погоде и потоках, показания сейсмометра и деформации грунта, а также наблюдения энтузиастов гейзеров. Они также изучили предыдущие периоды активности и покоя парохода и девяти других Йеллоустонских гейзеров, а также данные о тепловом излучении земной поверхности из бассейна гейзеров Норриса.

Они пришли к выводу, что вариации осадков и таяния снега, вероятно, ответственны за часть переменного периода и, возможно, за переменный период других гейзеров. Весной и в начале лета, с таянием снега и дождем, давление подземных вод толкает больше воды в подземный резервуар,обеспечивая более горячую воду для более частого извержения. Зимой, при меньшем количестве воды, более низкое давление грунтовых вод наполняет резервуар медленнее, что приводит к более длительным периодам между извержениями. Поскольку вода, выталкиваемая в резервуар, поступает из мест, еще более глубоких, чем резервуар, вода проходит десятилетия или столетия, прежде чем она извергается обратно на поверхность, сказал он.

В октябре члены команды манги продемонстрировали чрезвычайное воздействие нехватки воды и засухи на гейзеры. Они показали, что знаменитый старый верный Гейзер Йеллоустоуна полностью прекратил извержение примерно на 100 лет в 13-м и 14-м веках, основываясь на радиоуглеродном датировании минерализованных сосен-лоджеполей, которые росли вокруг гейзера во время его покоя. Обычно вода слишком щелочная, а температура слишком высокая, чтобы деревья росли рядом с активными гейзерами. Период покоя совпал с длительным теплым сухим периодом на Западе США. так называлась средневековая климатическая аномалия, которая, возможно, стала причиной исчезновения нескольких индейских цивилизаций на Западе.

"Изменение климата в будущем повлияет на гейзеры", - сказал манга.

Манга и его команда не смогли определить, почему пароходный Гейзер снова запустился 15 марта 2018 года, после трех лет и 193 дней бездействия, хотя гейзер известен тем, что он гораздо более изменчив, чем Old Faithful, который обычно срабатывает примерно каждые 90 минут. Они не смогли найти убедительных доказательств того, что новая магма, поднимающаяся ниже гейзера, вызвала его реактивацию.

Реактивация может быть связана с изменениями во внутренней сантехнике, сказал он. Гейзеры, по-видимому, требуют трех ингредиентов: тепла, воды и горных пород из кремнезема—диоксида кремния. Потому что горячая вода в гейзерах постоянно растворяет и повторно осаждает кремнезем—каждый раз, когда пароходный гейзер извергается, он приносит около 200 килограммов или 440 фунтов растворенного кремнезема. Часть этого кремнезема откладывается под землей и может изменить водопроводную систему под гейзером. Такие изменения могут временно остановить или возобновить извержения, если труба будет перенаправлена, сказал он.

Манга экспериментировал с гейзерами в своей лаборатории, чтобы понять, почему они периодически извергаются, и, по крайней мере, в лаборатории, это, по-видимому, вызвано петлями или боковыми камерами в трубе, которые ловят пузырьки пара, которые медленно вытекают, нагревая столб воды сверху, пока вся вода не закипит сверху вниз, взрываясь в столбе воды и пара.

Исследования извержений воды из гейзеров могут дать представление об извержениях горячих горных пород из вулканов, сказал он.

"То, что мы задали, - это очень простые вопросы, и немного неловко, что мы не можем на них ответить, потому что это означает, что на Земле есть фундаментальные процессы, которые мы не совсем понимаем", - сказал манга. "Одна из причин, по которой мы утверждаем, что нам нужно изучать гейзеры, заключается в том, что если мы не можем понять и объяснить, как извергается гейзер, наша надежда сделать то же самое для магмы намного ниже."

ИСТОЧНИК