Ce battement rythmique des sources chaudes de Yellowstone en fait un géothermomètre – Ars Technica

Il est célèbre pour le parc national de Yellowstone Vieux croyants, un geyser avec des éruptions volcaniques périodiques et quelque peu prévisibles qui ravissent les touristes en visite. Mais c’est aussi la maison de beaucoup d’autres caractéristiques géothermiques Aime Piscine double, une paire de sources chaudes reliées à un petit cou avec l’équivalent géothermique d’une impulsion. La piscine « frappe » toutes les 20 à 30 minutes, faisant trembler l’eau et faire vibrer le sol. Des chercheurs de l’Université de l’Utah ont mesuré ces cycles massifs avec des sismomètres pour en savoir plus sur leur évolution dans le temps. Entre autres découvertes, ils ont découvert que les périodes de silence entre les grèves sont en corrélation avec la quantité de chaleur circulant dans la piscine, selon nouvelle feuille Publié dans Geophysical Research Letters.

« Nous savions que Doublet Pool sortait toutes les 20 à 30 minutes » a déclaré le co-auteur Fan Zhi Lin, géophysicien à l’Université de l’Utah. « Mais il n’y avait pas beaucoup de connaissances antérieures sur ce qui contrôle la variance. En fait, je ne pense pas que beaucoup de gens se rendent compte que le méga-intervalle varie. Les gens accordent plus d’attention aux appareils de chauffage. »

Le système hydrothermal en développement à Yellowstone est le résultat de l’interaction des eaux souterraines peu profondes avec la chaleur d’une chambre magmatique chaude. Le système comprend environ 10 000 caractéristiques géothermiques, y compris des évents à vapeur (fumeroles), des pots en argile et des terrasses calcaires (roche blanche et crayeuse), ainsi que des geysers et des sources chaudes.

Dans le cas des geysers, les hautes pressions empêchent l’eau profonde de bouillir. Mais à mesure que l’eau chaude monte, la pression chute et des bulles de vapeur se forment, qui se dilatent jusqu’à ce qu’elles soient trop grosses pour passer à travers le canal étroit du geyser près de la surface. Finalement, les bulles atteignent un seuil critique et le réchauffeur commence à circuler. La pression chute brusquement et l’eau bout, créant de grandes quantités de vapeur qui forcent un jet d’eau chaude hors de l’évent lors d’une de ces éruptions volcaniques si satisfaisantes. Puis le cycle recommence.

En revanche, la plupart des sources chaudes maintiennent un équilibre hydrodynamique assez stable. L’eau surchauffée se refroidit lorsqu’elle atteint la surface, coule et est remplacée par de l’eau plus chaude d’en bas, de sorte que l’eau n’atteint jamais la température souhaitée nécessaire pour qu’une éruption se produise. Cependant, certaines sources chaudes, comme Doublet Pool et Iodine Pool en Nouvelle-Zélande, ont ces affleurements périodiques flous qui ressemblent à un modèle d’éruption périodique de geyser : lorsque des bulles de vapeur d’eau chaude atteignent les parties supérieures plus froides du canal, elles s’effondrent soudainement avec un coup de pied. . .

En étudiant Doublet Pool, Lin et ses auteurs espéraient en savoir plus sur les processus hydrothermaux dynamiques de Yellowstone. Ils voulaient spécifiquement explorer ce qui contrôle les différences qui se produisent lors des éruptions de sources chaudes ou des cycles de battement des sources chaudes, ils ont donc décidé de se concentrer sur la mesure des périodes de silence entre les grèves. De l’automne 2015 à novembre 2021, ils ont mené plusieurs expériences d’échantillonnage avec des géophones installés près de Doublet Pool. Ils ont également collecté des données de température en novembre 2021 et des données de pression pour surveiller les changements des niveaux d’eau pendant quatre jours en avril 2022.

flexible et al. Elle a constaté que les périodes de silence variaient non seulement d’année en année, mais aussi d’heure en heure ou de jour en jour. Par exemple, l’intervalle était d’environ 30 minutes en novembre 2016 mais seulement de 13 minutes en septembre 2018, et il est passé à environ 20 minutes en novembre 2021. Cela se produit exactement le 15 septembre 2018, à proximité ressort d’oreille Il a éclaté pour la première fois depuis 1957, et après cela, l’eau de Doublet Pool a bouilli. Selon les auteurs, toute cette chaleur et cette pression ont diminué en 2021, de sorte que la période de silence de Doublet Pool a commencé à revenir à sa durée normale de 30 minutes.

Pour les différences quotidiennes et horaires, les auteurs suggèrent qu’il pourrait y avoir une corrélation avec la vitesse du vent. Des vitesses de vent plus élevées semblent être associées à de plus longues périodes de silence, ce qui signifie que le vent retire en quelque sorte l’énergie thermique de l’eau, un peu comme si on soufflait sur une tasse de café chaud. « Actuellement, nous traitons la piscine comme un système complet, ce qui signifie que l’énergie prélevée à la surface empêche le système d’accumuler suffisamment d’énergie pour la frapper. » Lynn a dit. « Une possibilité est que la piscine soit transportée par convection, donc le refroidissement près de la surface pourrait affecter le fond de la piscine sur une échelle de temps relativement courte. »

Les auteurs ont également pu calculer le taux de chauffage et la quantité de chaleur nécessaire pour déplacer les coups dans Doublet Pool : environ 3 à 7 mégawatts de puissance, ce qui équivaut à la puissance de 100 fours domestiques. Ceci, à son tour, leur permet d’utiliser la période de silence comme un thermomètre, pour évaluer la quantité de chaleur qui entre dans l’étang. (Plus de chaleur signifie des périodes plus courtes.)

DOI : Lettres de recherche géophysique, 2023. 10.1029 / 2022GL101175 (à propos des DOI).

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