Hoe geisers werken

Uitzicht op de Old Faithful Geyser in Yellowstone National Park terwijl deze uitbarst tegen een donkere lucht, Wyoming, 1941. Getty Images

Op dit moment genieten mensen op een paar zeldzame plaatsen op aarde van het zicht en het geluid van oververhit water dat van diep onder de grond de lucht in stroomt. Deze ongewone geologische formaties, geisers genaamd, bestaan ​​op aarde en in het hele zonnestelsel. Enkele van de beroemdste op aarde zijn Old Faithful in Wyoming in de Verenigde Staten en de Strokkur-geiser in IJsland en in Afrika, in de Danakil-depressie .

Geiseruitbarstingen vinden plaats in vulkanisch actieve gebieden waar oververhit magma vrij dicht bij het oppervlak zit. Water druppelt (of snelt) naar beneden door scheuren en breuken in de oppervlakterotsen. Deze 'leidingen' of 'buizen' kunnen een diepte bereiken van meer dan 2.000 meter. Zodra het water in contact komt met rotsen die zijn verwarmd door vulkanische activiteit, begint het te koken. Uiteindelijk stijgt de druk en dat zet een reeks acties in gang. Wanneer de druk te hoog wordt, stroomt het water terug de pijp in en neemt mineralen mee. Uiteindelijk blaast het uit, waardoor een stroom van heet water en stoom de lucht in gaat. Dit worden ook wel 'hydrothermische explosies' genoemd. (Het woord 'hydro' betekent 'water' en 'thermisch' betekent 'warmte'.)

Hoe geisers werken

De mechanica van een geiser en hoe deze werkt. Water sijpelt naar beneden door scheuren en kloven, ontmoet verwarmde rotsen, wordt verwarmd tot superolietemperaturen en barst dan naar buiten uit. USGS

Zie geisers als natuurlijke leidingsystemen die water dat diep in de planeet wordt verwarmd naar de oppervlakte brengen. Ze komen en gaan, afhankelijk van de ondergrondse activiteit die hen voedt. Hoewel actieve geisers tegenwoordig gemakkelijk kunnen worden bestudeerd, is er ook voldoende bewijs rond de planeet van dode en slapende geisers. Soms sterven ze uit als de rotspijpen verstopt raken met mineralen. Andere keren schakelen mijnbouwactiviteiten ze uit, of kunnen hydrothermische verwarmingssystemen die door mensen worden gebruikt om hun huizen te verwarmen, ze afvoeren.

Geologen bestuderen de rotsen en mineralen in geiservelden om de onderliggende geologie van de structuren die zich onder het oppervlak uitstrekken te begrijpen. Biologen zijn geïnteresseerd in geisers omdat ze organismen ondersteunen die gedijen in heet, mineraalrijk water. Deze 'extremofielen' (soms 'thermofielen' genoemd vanwege hun liefde voor warmte) geven aanwijzingen over hoe het leven kan bestaan ​​in zulke vijandige omstandigheden. Planetaire biologen bestuderen geisers om het leven om hen heen beter te begrijpen. En andere planetaire wetenschappers gebruiken ze als manieren om soortgelijke systemen op andere werelden te begrijpen.

De Yellowstone Park-collectie van geisers

Old Faithful geiser in Yellowstone National Park. Deze barst ongeveer elke 60 minuten uit en is onderzocht met camera's en beeldvormingssystemen uit het ruimtetijdperk. Wikimedia Commons

Een van de meest actieve geiserbassins in de wereld zijn in Yellowstone Park . Het ligt bovenop de Yellowstone-supervulkaancaldera in het noordwesten van Wyoming en in het zuidoosten van Montana. Er rommelen op elk moment ongeveer 460 geisers, en ze komen en gaan als aardbevingen en andere processen veranderingen in de regio veroorzaken. Old Faithful is de meest bekende en trekt het hele jaar door duizenden toeristen.

Geisers in Rusland

Vallei van de geisers in Kamtsjatka, Rusland. Deze foto is genomen net voor een modderstroom die enkele van de geisers overspoelde. Dit blijft een zeer actieve regio. Robert Nunn, CC-door-sa-2.0

Een ander geisersysteem bestaat in Rusland, in een regio die de Vallei van de Geisers wordt genoemd. Het heeft de op een na grootste verzameling ventilatieopeningen ter wereld en ligt in een vallei van ongeveer zes kilometer lang. Wetenschappers bestuderen dit en de Yellowstone-regio om de soorten levensvormen te begrijpen die in deze systemen voorkomen.

De beroemde geisers van IJsland

Strokkuer Geysir barst los, november 2010. Auteursrechtelijk beschermd en gebruikt met toestemming van Carolyn Collins Petersen

De vulkanisch actieve eilandnatie IJsland is de thuisbasis van enkele van de beroemdste geisers ter wereld. Het woord 'geiser' komt van hun woord 'geysir', dat deze actieve warmwaterbronnen beschrijft. De IJslandse geisers worden geassocieerd met de mid-Atlantische rug. Dit is een plaats waar twee tektonische platen - de Noord-Amerikaanse plaat en de Euraziatische plaat - langzaam uit elkaar bewegen met een snelheid van ongeveer drie millimeter per jaar. Terwijl ze van elkaar weg bewegen, stijgt magma van onder naar boven naarmate de korst dunner wordt. Dit oververhit de sneeuw, het ijs en het water die gedurende het jaar op het eiland aanwezig zijn, en creëert geisers.

Buitenaardse geisers

Pluimen van waterijskristallen, mogelijke cryogeysers, komen uit scheuren in het zuidpoolgebied van Enceladus. NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

De aarde is niet de enige wereld met geisersystemen. Overal waar de inwendige hitte op een maan of een planeet water of ijs kan opwarmen, kunnen geisers bestaan. Op werelden zoalsSaturnusmaan Enceladus, zogenaamde 'cryo-geisers' spuiten onder het bevroren oppervlak. Ze leveren waterdamp, ijsdeeltjes en andere bevroren materialen zoals koolstofdioxide, stikstof, ammoniak en koolwaterstoffen aan de korst en daarbuiten.

Europa heeft misschien een verborgen oceaan onder zijn ijzige korst. We zien hier een uitsnede, tegen een achtergrond van Jupiter en de kleine vulkanische maan Io. Geisers kunnen heel goed van diep onder het oppervlak uitbarsten. NASA

Decennia van planetaire verkenning hebben geisers en geiserachtige processen aan het licht gebrachtJupiters maan Europa, Neptunus' maan Triton , en mogelijkzelfs verre Pluto. Planetaire wetenschappers die de activiteit op Mars bestuderen, vermoeden dat geisers op de zuidpool kunnen uitbarsten tijdens de lenteverwarming.

Geisers en aardwarmte gebruiken

De Hellesheidi-elektriciteitscentrale in IJsland, die boorgaten gebruikt om warmte op te vangen uit ondergrondse geothermische afzettingen. Het levert ook warm water aan het nabijgelegen Reykjavik. Creative Commons Naamsvermelding 2.0

Geisers zijn extreem nuttige bronnen van warmte- en elektriciteitsopwekking . Hun waterkracht kan worden opgevangen en gebruikt. Vooral IJsland gebruikt zijn geiservelden voor warm water en warmte. Verarmde geiservelden zijn bronnen van mineralen die in verschillende toepassingen kunnen worden gebruikt. Andere regio's over de hele wereld beginnen IJslands voorbeeld van hydrothermale opvang na te bootsen als een gratis en vrij onbeperkte energiebron.

Buiten de aarde kunnen de geisers van andere werelden eigenlijk bronnen van water of andere bronnen zijn voor toekomstige ontdekkingsreizigers. Op zijn minst zullen studies van die verre luchtopeningen planetaire wetenschappers helpen de processen te begrijpen die diep in die plaatsen aan het werk zijn.