Wissenschaftler beginnen gerade erst zu verstehen, wie alte Gläubige funktionieren / Geysire

Alle 90 Minuten sammelt sich eine Menschenmenge auf einer hölzernen Promenade, während Dampf aus einem Riss im Boden strömt. Bald genug sprudelt ein bis zu 200 Meter hoher Wasserstrahl für etwa 90 Sekunden aus dem Boden. Und 90 Minuten später passiert alles wieder. Old Faithful ist eine der berühmtesten Sehenswürdigkeiten im Yellowstone National Park, aber bei aller Popularität wissen wir nicht genau, wie der vorhersagbare Geysir funktioniert. Etwas erwärmt dieses Wasser und zwingt es in regelmäßigen Abständen, aber die genaue Mechanik ist ein Rätsel geblieben. Dank einer neuen Studie haben wir jetzt ein klareres Bild davon, wie die Dinge im Untergrund aussehen.

In den 1990er-Jahren hängten die Wissenschaftler die Kamera von Old Faithful herunter und machten Videos von kochendem Wasser und den Kieselsintergesteinsformationen, die der Oberfläche am nächsten waren. Ansonsten hat die Technologie bisher das, was wir über die hydrothermale Funktion herausfinden können, eingeschränkt, ohne ernsthaft durch 204 Grad Fahrenheit verbranntes Wasser verbrannt zu werden. Vor kurzem entschied sich ein Team von Wissenschaftlern der University of Utah, ein neues Werkzeug, eine Reihe kleiner seismischer Wellensensoren, zu testen, um zu sehen, ob es ihnen dabei helfen könnte, Old Faithful besser zu verstehen. Die Ergebnisse waren vielversprechend - sie konnten nicht nur den Unterschied zwischen einem Lavafluss und Gletscherschotter erkennen, sie konnten auch ein riesiges Reservoir westlich des Geysirs sehen. Dieses Reservoir, das ungefähr unter dem Old Faithful Inn liegt, ist eine wahrscheinliche Quelle der Geysirflüssigkeit. Es ist der erste klare Blick auf das System und verändert die Art und Weise, wie Wissenschaftler Old Faithful denken.

"Einige Studien deuten darauf hin, dass sich möglicherweise ein Hohlraum unter oder leicht auf der Seite des Old Faithful Conduit befindet, was aber nicht wirklich bewiesen ist", sagt Fan-Chi Lin, Geologe im Team der University of Utah. Es wird angenommen, dass, wenn dieser Hohlraum existiert, der Dampf und die Wasserblasen eingeschlossen werden und der Druck sich bis zum Ausbruch aufbauen lässt. Aber wenn der Hohlraum tatsächlich ein riesiger Flüssigkeitsbehälter ist, der weiter weg ist, etwa 100 Meter südwestlich, so Lin und seine Kollegen, dann müssen die Ausbrüche anders ablaufen.

Um den Untergrund um Old Faithful herauszufinden, trotzte das Team der Universität von Utah der Kälte, als sich die Touristen für die Saison freikamen und eine Reihe von 133 Sensoren aufstellten. Ihr Ziel war es, die Vibrationen im Boden zu messen, die durch die Ausbrüche des Geysirs erzeugt wurden, und zu sehen, wie schnell sie durch den umgebenden Felsen kamen. Die Sensoren saßen zwei Wochen lang in der Nähe von Old Faithful und sammelten vier Terabytes an Daten, die die Bodenvibrationen beschreiben - obwohl einige von Tieren, wahrscheinlich neugierigen Kojoten, aufgefressen wurden.

Sin-Mei Wu, ein Co-Autor der Studie, verwendete dann ein Computerprogramm, um an jedem Sensor Vibrationen zu identifizieren, die definitiv durch die Ausbrüche verursacht wurden. Basierend auf der Zeit des Ausbruchs, die von Sensoren am nächsten zur Entlüftung aufgenommen wurde, schaute Wu auf die Zeit, zu der die Vibration Sensoren außerhalb der Sensoren erreichte. Geologen können auf die Eigenschaften der Materialien im Untergrund schließen, je nachdem, wie lange es dauert, bis eine Schwingung sie durchläuft.

"Wir können sehen, dass es einen Wellenbereich gibt, der sich erheblich verlangsamt hat", sagt Lin. „Das liegt wahrscheinlich daran, dass das Wasser der Wellenausbreitung tatsächlich widersteht, was die Wellen verlangsamt.“ Wie langsam sich die Wellen der Schwingung bewegen, kann ihnen auch helfen, das Wasservolumen unter der Erde abzuschätzen. Lin und Wu sagen, es sind etwa 300.000 Kubikmeter Wasser. Zum Vergleich: Old Faithful stößt bei jedem Ausbruch nur etwa 30 Kubikmeter aus.

„Vielleicht handelt es sich um ein riesiges Reservoir, das dem System eine konstante hydrothermale Flüssigkeit zuführt, die diesen Ausbruch etwa alle 90 Minuten erzeugt“, sagt Lin. Und das Team hat nur die Oberfläche zerkratzt. Sie wissen immer noch nicht genug über die tieferen Strukturen, die Teil des nahe gelegenen Yellowstone-Supervulkans sind, und hoffen, die darunter liegende Magmakammer abzubilden. "Dies wird letztendlich eine bessere Vorstellung von der Vulkangefahr in der Umgebung liefern."

Lin stellt fest, dass diese Studie uns eigentlich nur über Old Faithful berichtet. Wir haben keine Ahnung, ob es wie andere Geysire funktioniert, weil wir sie auch nicht abbilden konnten. "Wir planen, diese Art von Array bei anderen hydrothermalen Systemen einzusetzen", sagt er. Das Norris Geyser Basin, ebenfalls in Yellowstone, wurde immer heißer. Diese Technologie könnte dem National Park Service dabei helfen, festzustellen, ob sich die unterirdische Struktur verändert und ob das Gebiet bei einer bevorstehenden hydrothermischen Explosion gesperrt werden soll oder nicht.

Die Informationen könnten auch dazu beitragen, dass der Park Service Strukturen schützt, einschließlich des Old Faithful Inn, das 1904 fertiggestellt wurde. "Sie versuchten, die Grundstruktur der Struktur zu verstärken, und erreichten in sehr geringer Tiefe ein sehr heißes hydrothermales Fluid", sagt er Lin. "Es gibt einige Bedenken, ob es tatsächlich aktive hydrothermale Aktivität direkt unter einigen Gebäuden gibt."

Das Team plant, im November erneut den Schnee und die Kojoten zu trotzen, um ein weiteres Feld in der Nähe eines Ortes namens Geyser Hill zu errichten. Die kleinen Sensoren sind ein leistungsfähiges Werkzeug, um die geologischen Geheimnisse einiger der größten Shows der Natur zu erschließen.