Geyser

Etimologia

O termo 'geyser' em inglês remonta ao final do século XVIII e vem de Geysir, que é um gêiseador na Islândia. Seu nome significa "alguém que jorra".

Forma e função

Os gêiseres são características geológicas não permanentes. Os gêiseres são geralmente associados a áreas vulcânicas. [Melhor fonte necessária] À medida que a água ferve, a pressão resultante força uma coluna superaquecida de vapor e água na superfície através do encanamento interno do gêiseador. A formação de gêiseres requer especificamente a combinação de três condições geológicas que geralmente são encontradas em terrenos vulcânicos: calor intenso, água e um sistema de encanamento. [Melhor fonte necessária]

O calor necessário para a formação de gêiserer vem do magma que precisa estar próximo da superfície da terra. Para que a água aquecida forme um gêiseador, é necessário um sistema de encanamento (feito de fraturas, fissuras, espaços porosos e às vezes cavidades). Isso inclui um reservatório para segurar a água enquanto ela está sendo aquecida. Os gêiseres geralmente estão alinhados ao longo de falhas. [Melhor fonte necessária]

Erupções

  Strokkur geyser erupting (clockwise from top left)Steam rises from heated waterPulses of water swell upwardSurface is brokenEjected water spouts upward and falls back down into the pipe

A atividade do gêiseador, como toda a atividade da fonte termal, é causada por águas superficiais que se infiltrando gradualmente pelo solo até encontrar a rocha aquecida pelo magma. Nas fontes termais não eruptas, a água aquecida geotérmica sobe de volta para a superfície por convecção através de rochas porosas e fraturadas, enquanto em gêiseres, a água é explosivamente forçada para cima pela alta pressão criada quando a água ferve abaixo. Os gêiseres também diferem das fontes termais não eruptas em sua estrutura subterrânea; Muitos consistem em uma pequena ventilação na superfície conectada a um ou mais tubos estreitos que levam a reservatórios subterrâneos de água e pressão rochas apertadas.

À medida que o gêiser enche, a água no topo da coluna esfria, mas por causa da estreiteza do canal, é impossível o resfriamento convectivo da água no reservatório. A água mais fria acima pressiona a água mais quente, não muito diferente da tampa de uma panela de pressão, permitindo que a água no reservatório se supere, isto é, permanecesse líquido em temperaturas bem acima do ponto de ebulição de pressão padrão.

Por fim, as temperaturas próximas ao fundo do gêiseador subem até um ponto em que a ebulição começa que força as bolhas a vapor a subir ao topo da coluna. Enquanto atravessam a abertura do gêiseador, algumas água transbordam ou espirra, reduzindo o peso da coluna e, portanto, a pressão na água abaixo. Com essa liberação de pressão, a água superaquecida pisca no vapor, fervendo violentamente por toda a coluna. A espuma resultante de expandir o vapor e a água quente e depois os sprays para fora da ventilação do gêiser. [Melhor fonte necessária]

Um requisito essencial que permite que um gêiseador erupção seja um material chamado geyserito encontrado em rochas nas proximidades do gêiseador. O geyserito - principalmente o dióxido de silício (SiO2), é dissolvido das rochas e é depositado nas paredes do sistema de encanamento do gêiseador e na superfície. Os depósitos fazem os canais que carregam a água até a superfície à pressão. Isso permite que a pressão seja transportada até o topo e não vaze para o cascalho ou o solo solto que normalmente estão sob os campos gêiseadores.

Eventualmente, a água restante no gêiser esfria de volta para abaixo do ponto de ebulição e a erupção termina; As águas subterrâneas aquecidas começam a voltar ao reservatório, e todo o ciclo começa novamente. A duração das erupções e o tempo entre erupções sucessivas variam muito de Geyser a Geyser; Strokkur, na Islândia, entra em erupção por alguns segundos a cada poucos minutos, enquanto o Grand Geyser nos Estados Unidos entra em erupção por até 10 minutos a cada 8 a 12 horas.

Categorização geral

Existem dois tipos de gêiseres: gêiseres da fonte que entram em piscinas de água, tipicamente em uma série de explosões intensas e até violentas; e gêiseres do cone que entram em cones ou montes de sinterização siliciosa (incluindo geiserita), geralmente em jatos constantes que duram de alguns segundos a alguns minutos. O antigo fiel, talvez o gêiseador mais conhecido do Parque Nacional de Yellowstone, é um exemplo de um gêiser de cone. O Grand Geyser, o gêiseador previsível mais alto da Terra (embora Geysir na Islândia seja mais alto, não é previsível), também no Parque Nacional de Yellowstone, é um exemplo de um gêiser da fonte.

Existem muitas áreas vulcânicas no mundo que têm fontes termais, vasos de lama e fumaroles, mas muito poucos têm gêiseres em erupção. A principal razão de sua raridade é porque várias forças transitórias intensas devem ocorrer simultaneamente para que um gêiseador exista. Por exemplo, mesmo quando existem outras condições necessárias, se a estrutura da rocha estiver solta, as erupções corroem os canais e destroem rapidamente quaisquer gêiseres nascentes.

Como resultado, a maioria dos gêiseres se forma em lugares onde há rocha riolita vulcânica que se dissolve em água quente e forma depósitos minerais chamados sintedores siliciosos, ou geiserita, ao longo do interior dos sistemas de encanamento que são muito esbeltos. Com o tempo, esses depósitos fortalecem as paredes do canal, consolidando a rocha firmemente, permitindo assim que o gêiser persista. [Citação necessária]

Os gêiseres são fenômenos frágeis e, se as condições mudarem, podem ficar inativas ou extintas. Muitos foram destruídos simplesmente por pessoas jogando detritos neles, enquanto outros deixaram de irromper devido à desidratação por usinas geotérmicas. No entanto, o Geysir na Islândia teve períodos de atividade e dormência. Durante seus longos períodos adormecidos, as erupções às vezes foram induzidas artificialmente - geralmente em ocasiões especiais - pela adição de sabonetes surfactantes à água.

Biologia

As cores específicas dos gêiseres derivam do fato de que, apesar das condições aparentemente adversas, a vida é frequentemente encontrada nelas (e também em outros habitats quentes) na forma de procariontes termofílicos. Nenhum eucarioto conhecido pode sobreviver acima de 60 ° C (140 ° F).

Na década de 1960, quando a pesquisa da biologia de Geysers apareceu pela primeira vez, os cientistas geralmente estavam convencidos de que nenhuma vida pode sobreviver acima de cerca de 73 ° C no máximo (163 ° F) - o limite superior para a sobrevivência de cianobactérias, como a estrutura da chave Proteínas celulares e ácido desoxirribonucleico (DNA) seriam destruídas. A temperatura ideal para bactérias termofílicas foi colocada ainda mais baixa, em torno de 55 ° C média (131 ° F).

No entanto, as observações provaram que é realmente possível que a vida exista em altas temperaturas e que algumas bactérias preferem temperaturas mais altas que o ponto de ebulição da água. Dezenas de tais bactérias são conhecidas. Os termofilos preferem temperaturas de 50 a 70 ° C (122 a 158 ° F), enquanto os hipertermófilos crescem melhor em temperaturas de até 80 a 110 ° C (176 a 230 ° F). Como eles têm enzimas estáveis ​​ao calor que mantêm sua atividade, mesmo em altas temperaturas, foram usadas como fonte de ferramentas termoestáveis, que são importantes em medicina e biotecnologia, por exemplo, em fabricação de antibióticos, plásticos, detergentes (pelo uso de calor -lipases de enzimas estabelecidas, pululanases e proteases) e produtos de fermentação (por exemplo, é produzido etanol). Entre eles, o primeiro descoberto e o mais importante para a biotecnologia é o Thermus aquaticus.

Grandes Campos de Geyser e sua distribuição

Os gêiseres são bastante raros, exigindo uma combinação de água, calor e encanamento fortuito. A combinação existe em poucos lugares na Terra.

Parque Nacional de Yellowstone, EUA

Yellowstone é a maior localidade de gêiser, contendo milhares de fontes termais e aproximadamente 300 a 500 gêiseres. É o lar de metade do número total de gêiseres do mundo em suas nove bacias de Geyser. Está localizado principalmente em Wyoming, EUA, com pequenas porções em Montana e Idaho. A Yellowstone inclui o gêiser ativo mais alto do mundo (Steamboat Geyser na bacia de Norris Geyser).

Vale de Geysers, Rússia

O vale de Geysers (russo: доticher гейзеров) localizado na Península de Kamchatka da Rússia é o único campo de gemser na Eurásia e a segunda maior concentração de gêiseres do mundo. A área foi descoberta e explorada por Tatyana Ustinova em 1941. Aproximadamente 200 gêiseres existem na área, juntamente com muitas fontes de água quente e salpicos perpétuos. A área foi formada devido a uma vigorosa atividade vulcânica. O modo peculiar de erupções é uma característica importante desses gêiseres. A maioria dos gêiseres entra em erupção em ângulos, e apenas muito poucos têm os cones gêiseadores que existem em muitos outros campos gêiseadores do mundo. Em 3 de junho de 2007, um enorme fluxo de lama influenciou dois terços do vale. Foi então relatado que um lago térmico estava se formando acima do vale. Poucos dias depois, observou -se que as águas recuaram um pouco, expondo alguns dos recursos submersos. Velikan Geyser, um dos maiores do campo, não foi enterrado no slide e recentemente foi observado como ativo.

El Tatio, Chile

O nome "El Tatio" vem da palavra Quechua para forno. El Tatio está localizado nos altos vales nos Andes cercados por muitos vulcões ativos no Chile, na América do Sul, a cerca de 4.200 metros (13.800 pés) acima do nível médio do mar. O vale abriga aproximadamente 80 gêiseres atualmente. Tornou -se o maior campo de gêiser do hemisfério sul após a destruição de muitos dos gêiseres da Nova Zelândia (veja abaixo) e é o terceiro maior campo de gêiserer do mundo. A característica destacada desses gêiseres é que a altura de suas erupções é muito baixa, sendo a mais alta apenas seis metros (20 pés) de altura, mas com colunas de vapor com mais de 20 metros (66 pés) de altura. A altura média da erupção do geyser em El Tatio é de cerca de 750 milímetros (30 pol).

Zona vulcânica de taupo, Nova Zelândia

A zona vulcânica de Taupo está localizada na Ilha Norte da Nova Zelândia. Fica 350 quilômetros (217 mi) de comprimento por 50 km de largura (31 mi) e fica sobre uma zona de subducção na crosta terrestre. O Monte Ruapehu marca seu extremo sudoeste, enquanto o vulcão submarino Whakatane (85 km ou 53 milhas além da ilha branca) é considerado seu limite nordeste. Muitos gêiseres nessa zona foram destruídos devido a desenvolvimentos geotérmicos e um reservatório hidrelétrico, mas ainda existem várias dezenas de gêiseres. No início do século XX, o maior gêiseador já conhecido, o gêiser Waimangu existia nessa zona. Começou a entrar em erupção em 1900 e entrou em erupção periodicamente por quatro anos até que um deslizamento de terra mudou o lençol freático local. As erupções de Waimangu normalmente atingiam 160 metros (520 pés) e algumas superbumentos são conhecidas por atingiram 500 metros (1.600 pés). Trabalho científico recente indica que a crosta da Terra abaixo da zona pode ter apenas cinco quilômetros (3,1 mi) de espessura. Sob isso, existe um filme de magma de 50 quilômetros de largura e 160 quilômetros de comprimento.

Islândia

Devido à alta taxa de atividade vulcânica na Islândia, é o lar de alguns dos gêiseres mais famosos do mundo. Existem cerca de 20 a 29 gêiseres ativos no país, além de numerosos gêiseres anteriormente ativos. Os gêiseres islandeses são distribuídos na zona que se estende do sudoeste a nordeste, ao longo da fronteira entre a placa da Eurásia e a placa norte-americana. A maioria dos gêiseres islandeses é comparativamente curta, também é característica que muitos gêiseres aqui sejam reativados ou criados recentemente após os terremotos, tornando-se inativos ou extintos após alguns anos ou algumas décadas.

Dois gêiseres mais proeminentes da Islândia estão localizados em Haukadalur. O Grande Geysir, que entrou em erupção no século XIV, deu origem à palavra GEYSER. Em 1896, Geysir estava quase adormecido antes de um terremoto naquele ano fazer com que as erupções começassem novamente, ocorrendo várias vezes ao dia, mas em 1916, erupções praticamente cessaram. Ao longo de grande parte do século XX, as erupções aconteceram de tempos em tempos, geralmente após terremotos. Algumas melhorias feitas pelo homem foram feitas na primavera e as erupções foram forçadas com sabão em ocasiões especiais. Terremotos em junho de 2000 posteriormente despertaram o gigante por um tempo, mas atualmente não está em erupção regularmente. O gêiser de Strokkur, nas proximidades, entra em erupção a cada 5 a 8 minutos a uma altura de cerca de 30 metros (98 pés).

Sabe -se que os gêiseres existiram em pelo menos uma dúzia de outras áreas na ilha. Alguns ex -gêiseres desenvolveram fazendas históricas, que se beneficiaram do uso da água quente desde os tempos medievais.

Campos de gêiseres extintos e adormecidos

Costumava haver dois grandes campos de gêiseres em Nevada - Beowawe e Steamboat Springs - mas eles foram destruídos pela instalação de usinas geotérmicas próximas. Nas plantas, a perfuração geotérmica reduziu o calor disponível e abaixou o lençol freático local a ponto de a atividade do gêiserer não ser mais sustentada.

Muitos dos gêiseres da Nova Zelândia foram destruídos por humanos no século passado. Vários gêiseres da Nova Zelândia também se tornaram inativos ou extintos por meios naturais. O principal campo restante é Whakarewarewa em Rotorua. Dois terços dos gêiseres em Orakei Korako foram inundados pela barragem hidrelétrica de Ohakuri em 1961. O campo Wairakei foi perdido para uma usina geotérmica em 1958. O campo de Spa de Taupo foi perdido quando o nível do rio Waikato foi deliberadamente alterado na década de 1950. [ Citação necessária] O campo de Rotomahana foi destruído pela erupção do Monte Tarawera em 1886.

GEYSERS DENADEDENHADO

Existem vários outros tipos de gêiseres que são diferentes de natureza em comparação com os gêiseres normais acionados por vapor. Esses gêiseres diferem não apenas em seu estilo de erupção, mas também na causa que os faz irromper.

Gêiseres artificiais

Em vários lugares onde há atividade geotérmica, os poços foram perfurados e equipados com caixas impermeáveis ​​que lhes permitem irromper como gêiseres. Os respiradouros de tais gêiseres são artificiais, mas são utilizados em sistemas hidrotérmicos naturais. Esses chamados gêiseres artificiais, tecnicamente conhecidos como poços geotérmicos em erupção, não são gêiseres verdadeiros. O velho gêiseador fiel, em Calistoga, Califórnia, é um exemplo. O gêiseador entra em erupção do invólucro de um poço perfurado no final do século XIX. De acordo com o Dr. John Rinehart, em seu livro, um guia para o Geyser Gazing (1976 p. 49), um homem havia perfurado o gêiseador em busca de água. Ele "simplesmente abriu um gêiseador morto".

No caso da grande mina, GEYSER em Ashland, Pensilvânia, o calor que alimenta o gêiseador (que entra em erupção de uma ventilação de minas abandonada) não vem do poder geotérmico, mas do incêndio de mina centralia de longa data.

Spouter perpétuo

Esta é uma fonte termal natural que fala água constantemente sem parar para recarregar. Alguns deles são chamados de gêiseres incorretamente, mas porque não são de natureza periódica, não são considerados gêiseres verdadeiros.

Comercialização

Os gêiseres são usados ​​para várias atividades, como geração de eletricidade, aquecimento e turismo. Muitas reservas geotérmicas são encontradas em todo o mundo. Os campos gêiseadores da Islândia são alguns dos locais mais viáveis ​​do GEYSER comercialmente do mundo. Desde a década de 1920, a água quente direcionada aos gêiseres tem sido usada para aquecer estufas e cultivar alimentos que, de outra forma, não poderiam ter sido cultivados no clima inóspito da Islândia. O vapor e a água quente dos gêiseres também são usados ​​para aquecer casas desde 1943 na Islândia. Em 1979, o Departamento de Energia dos EUA (DOE) promoveu ativamente o desenvolvimento da energia geotérmica na "Área de Recursos Geotérmicos conhecidos de Geysers-Calistoga" (Kgra) perto de Calistoga, Califórnia, através de vários programas de pesquisa e o programa de garantia de empréstimos geotérmicos. O departamento é obrigado por lei a avaliar os possíveis impactos ambientais do desenvolvimento geotérmico.

Cryogeysers

Existem muitos corpos no sistema solar em que erupções semelhantes a jatos, muitas vezes denominadas criogeysers (crio que significa "frio gelado"), foram observadas ou acredita-se que ocorram. Apesar do nome e do gêiseres na Terra, eles representam erupções de voláteis, juntamente com poeira ou partículas de gelo arrastadas, sem líquido. Não há evidências de que os processos físicos envolvidos sejam semelhantes aos gêiseres. Essas plumas podiam se assemelhar mais a fumarolas.

EnceladusPlumes of water vapour, together with ice particles and smaller amounts of other components (such as carbon dioxide, nitrogen, ammonia, hydrocarbons and silicates), have been observed erupting from vents associated with the "tiger stripes" in the south polar region of Saturn's moon Enceladus by the Cassini orbiter. The mechanism by which the plumes are generated remains uncertain, but they are believed to be powered at least in part by tidal heating resulting from orbital eccentricity due to a 2:1 mean-motion orbital resonance with the moon Dione.EuropaIn December 2013, the Hubble Space Telescope detected water vapor plumes above the south polar region of Europa, one of Jupiter's Galilean moons. It is thought that Europa's lineae might be venting this water vapor into space, caused by similar processes also occurring on Enceladus.MarsSimilar solar-heating-driven jets of gaseous carbon dioxide are believed to erupt from the south polar cap of Mars each spring. Although these eruptions have not yet been directly observed, they leave evidence in the form of dark spots and lighter fans atop the dry ice, representing sand and dust carried aloft by the eruptions, and a spider-like pattern of grooves created below the ice by the out-rushing gas.TritonOne of the great surprises of the Voyager 2 flyby of Neptune in 1989 was the discovery of eruptions on its moon Triton. Astronomers noticed dark plumes rising to some 8 km above the surface, and depositing material up to 150 km downwind. These plumes represent invisible jets of gaseous nitrogen, together with dust. All the geysers observed were located close to Triton's subsolar point, indicating that solar heating drives the eruptions. It is thought that the surface of Triton probably consists of a semi-transparent layer of frozen nitrogen overlying a darker substrate, which creates a kind of "solid greenhouse effect", heating and vaporizing nitrogen below the ice surface it until the pressure breaks the surface at the start of an eruption. Voyager's images of Triton's southern hemisphere show many streaks of dark material laid down by geyser activity.

Veja também