Los géiseres son objetos que arrojan agua líquida y vapor en su punto de ebullición. Por definición, lo que llamamos géiseres entran en erupción de forma periódica (es decir, de forma regular) o episódica, lo que significa que los intervalos de tiempo entre erupciones no son siempre los mismos. Hay muchas otras formas de clasificar los géiseres. Hay géiseres grandes y pequeños, y hay géiseres fríos que arrojan una mezcla de agua líquida y dióxido de carbono. En general, los géiseres no son muy comunes. Una vez en todo el mundo había alrededor de mil, pero ahora hay alrededor de quinientos. Están desapareciendo porque las zonas donde se ubican los géiseres cuentan con recursos geotérmicos. La energía geotérmica se utiliza cada vez más debido al cambio climático. Solo hay que empezar a extraer líquidos para alimentar la instalación geotérmica,cómo los géiseres comienzan a perder su fuente de energía y agua. Si continúa este proceso el tiempo suficiente, todos los géiseres pueden desaparecer.
La importancia de estudiar los géiseres
Hay tres razones por las que el estudio de los géiseres es importante. Primero, los géiseres son modelos de erupciones volcánicas. Nos interesa cómo entran en erupción, qué provoca esta erupción, cómo el líquido sube a la superficie, cómo se transporta a la atmósfera. Los volcanes son grandes y peligrosos, pero no entran en erupción muy a menudo. Los géiseres son pequeños y menos peligrosos y entran en erupción muchas veces. Una de las cosas que queremos investigar a partir del estudio de los géiseres es cómo comprender y simular el proceso de erupción. También podemos probar una variedad de instrumentos geofísicos en géiseres. Podemos usar un sismómetro para medir el movimiento de la tierra, podemos medir campos eléctricos y magnéticos, podemos grabar videos y también podemos intentar combinar todos estos tipos de mediciones para comprenderlo que sucede durante la erupción. Y luego podemos intentar transferir nuestros hallazgos de pequeños géiseres a grandes volcanes.
norte
La segunda razón por la que estamos interesados en los géiseres es porque nos dan la capacidad de comprender cómo la Tierra transporta el agua. Hay cosas llamadas sistemas geotérmicos que utilizamos para la energía geotérmica. Los sistemas geotérmicos producen materiales como depósitos de oro. Al transportar líquidos, podemos transportar todos los elementos que se encuentran disueltos en él. El estudio de los géiseres nos brinda la oportunidad de ver cómo la tierra transporta una mezcla de vapor y agua.
Y la tercera razón es que los géiseres son un fenómeno interesante y fascinante. Si entendemos cómo la Tierra transporta fluidos y energía, debemos ser capaces de explicar cómo funcionan los géiseres. Y la medida en que estamos fallando en hacer esto ahora nos indica que hay cosas básicas sobre la transferencia de calor de la Tierra que todavía no sabemos.
Parque Nacional de Yellowstone / Foto: unsplash.com
Video promocional:
Comienza la investigación del géiser
La primera investigación científica moderna sobre géiseres fue realizada por Robert Bunsen; es más conocido como el inventor del mechero Bunsen. El mechero Bunsen es el pequeño mechero que ves en tu salón de clases. Su descubrimiento condujo a la invención de la espectroscopia. En 1841, publicó un artículo sobre las medidas tomadas dentro de un géiser en Islandia. Estas medidas siguen siendo relevantes.
Una de las principales preguntas que hizo fue "¿Por qué está en erupción el géiser?" Se pueden imaginar varios métodos de erupción: puede comenzar tanto en la parte superior del géiser como en su base. Bunsen tomó medidas mientras se hundía más y más en el géiser, midiendo varios puntos de ebullición. Debe haber sido difícil en 1841. Sin embargo, llevó a cabo estas mediciones en el géiser Geysir, del que todos los demás géiseres obtuvieron su nombre. Resulta que hay un objeto real en Islandia llamado Geysir, y todos los demás géiseres llevan su nombre.
Bunsen descubrió que cuanto más profundo vamos, más alta es la temperatura del agua. Esta es también una propiedad importante del agua hirviendo: si la presión aumenta, el punto de ebullición disminuye. Por lo tanto, si se toma agua de una determinada temperatura a grandes profundidades y se eleva más hacia la superficie, la presión disminuirá. Cuanto más profundo vamos, mayor es la presión. Y lo contrario también será cierto: si nos movemos de más profundo a menos profundo, entonces el punto de ebullición disminuye.
Entonces comenzamos con agua caliente, la movemos a una zona de baja presión, el agua comienza a hervir y ocurre una erupción. Y si continuamos bombeando agua fuera del géiser, todo el resto del agua cae bajo la influencia de baja presión y la erupción continúa. Es de suponer que esto continuará hasta que se acabe el agua. Luego rellenamos el géiser y lo calentamos. En otros campos de la ciencia, esto se llama ebullición por descompresión. En general, esta es la principal forma en que la Tierra produce rocas volcánicas. Tomamos la roca, la transferimos a la zona de baja presión, se derrite. Quizás los géiseres funcionen de la misma manera. Bunsen propuso esta teoría en 1841.
El nacimiento de nuevos géiseres
En principio, en un área donde ya existen muchos géiseres, deberían aparecer nuevos objetos. Además, deben aparecer porque algunos de ellos mueren. De hecho, no entendemos muy bien qué contribuye al surgimiento del nuevo géiser. Hay sugerencias de que aparecen como resultado de una explosión. Si el vapor y el agua se acumulan bajo tierra, se puede crear una explosión, llamada explosión hidrotermal. Esto sucede en lugares como Yellowstone. La importancia de la explosión es que crea un agujero o cavidad, que es necesario para que el géiser acumule agua y vapor.
Sin embargo, los científicos logran crear géiseres en laboratorios sin hacer grandes depresiones. Además, los científicos han estado creando géiseres en laboratorios durante más de cien años. El método es bastante simple: todo lo que se necesita para esto es calor y agua. Los científicos toman un recipiente con agua, la calientan desde abajo y, finalmente, el agua hierve. El agua hirviendo se mueve a través del géiser y se produce una erupción. Cuando termina el vapor o el calor, la erupción se detiene.
El fundamento del estudio de los géiseres en el laboratorio es comprender cómo las diferentes variables afectan una erupción. Hay muchas variables a considerar: qué tan grande es el rango de calentamiento, cuál es la geometría, etc. Esto proporciona una idea de cómo se transportan el calor y la masa en un sistema caliente. Por lo tanto, los experimentos de laboratorio se pueden utilizar para comprender mejor los géiseres naturales.
norte
Consecuencias del calentamiento global
Hay solo unos pocos lugares en la Tierra donde puedes encontrar géiseres. Está el Parque Nacional Yellowstone, donde se encuentran aproximadamente la mitad de todos los géiseres, el Valle de los Géiseres en Kamchatka, el Valle de los Géiseres El Tatio en Chile, varios en Nueva Zelanda, algunos en África y algunos más en Islandia. Todos tienen tres características.
Valle de los Géiseres El Tatio, Chile / Foto: pixabay.com
El primero es la actividad volcánica reciente. Esto es importante ya que los géiseres necesitan calor. Si no hay el calor que brindan los volcanes jóvenes, es difícil que aparezcan los géiseres. En segundo lugar, la mayoría de estas zonas fueron cubiertas recientemente por glaciares. Podrían haber contribuido a la creación del tipo correcto de materiales que se necesitan para alimentar los géiseres. También se necesita agua: esta es la tercera característica. La mayoría de los lugares nombrados tienen acceso a un gran volumen de agua, a excepción de Chile, donde se encuentran géiseres en el desierto de Atacama. Allí el agua, muy probablemente, proviene de un acuífero subterráneo profundo (acuífero) y crea géiseres.
En consecuencia, la idea de que el calentamiento global pueda afectar a los géiseres debe sonar extraña. Pero este no es el caso por dos razones. El primero se refiere al hecho de que los géiseres necesitan agua, su ausencia los afectará. La segunda es que el hecho de que haya tan pocos géiseres sugiere que responden a su entorno. En condiciones más frías, se tarda más en calentar el géiser. Esto convierte a los géiseres fríos en un interesante objeto de estudio.
Una cuenca de géiser generalmente tiene un depósito de agua en la superficie. Los géiseres entran en erupción a través de esta cuenca, que es muy sensible a los cambios en la temperatura del aire. En Yellowstone Park, está Daisy Geyser, que entra en erupción con menos frecuencia en invierno que en verano. También es sensible al viento: si sopla un viento fuerte, la piscina se enfría y tarda más en erupcionar. Por lo tanto, se puede suponer que cuanto más cálida se vuelve la Tierra, más a menudo deberían ocurrir erupciones.
Investigación en Chile
La investigación de géiseres se lleva a cabo en todo el mundo, pero muchas preguntas serias requieren mediciones dentro del géiser. En los parques nacionales de EE. UU., Los científicos no pueden realizar investigaciones dentro o incluso cerca de los géiseres: siempre existe la posibilidad de dañar o afectar el géiser, y el objetivo de los parques nacionales es proteger y preservar el medio ambiente para que todos puedan disfrutarlo.
Casi todos los géiseres son parques nacionales, por lo que los científicos han llegado a un acuerdo con las comunidades locales para estudiar los géiseres en Chile. Se les permitió tomar ciertas medidas que no destruyen los géiseres siempre y cuando no dañen los géiseres. Este acuerdo permite a los investigadores medir la temperatura y la presión dentro del géiser, así como tomar muestras y monitorear líquidos con más detalle de lo que sería posible en otros lugares.
Chile tiene varios géiseres que son especialmente interesantes. El géiser El Jefe, que en español se llama "Boss", es muy hermoso: es muy pequeño y sus erupciones alcanzan una altura de un par de metros, un poco más que la altura de una persona. Debido a su pequeño tamaño, es fácil de estudiar. Además, es uno de los géiseres más habituales del mundo. Estalla cada 140 segundos, más o menos 1 segundo. No le importa cuál sea la temperatura del aire, +20 o -10 ° C, no importa si sopla el viento. Debido a su regularidad, podemos experimentar con él. Podemos tomar medidas desde el interior o añadir un poco de agua fría para estudiar cuánto tardará en recuperarse. Todo esto lo convierte en un ejemplo perfecto de un sistema que podemos usar como modelo para comprender los procesos básicos.
Descubrimientos recientes
Hay algunos descubrimientos particularmente sorprendentes. Una cosa identifica y confirma que hay grandes muescas cerca de los géiseres, a veces llamadas "trampas de burbujas", lo cual es una demostración muy clara de este principio: se pueden ver burbujas que se elevan en el agua hirviendo, quedan atrapadas en esta muesca y cómo solo un par en él se vuelve suficiente, comienza una erupción. Estas trampas generalmente se reconocen por el sonido que hacen las burbujas. El sonido viaja a través del suelo y se puede registrar con un sismómetro. Además, se colocaron cámaras de video dentro de los géiseres y se grabó en video la aparición de burbujas. La pregunta ahora es solo si este comportamiento es típico de todos los géiseres o solo de los bien estudiados.
La importancia de otra observación es que ahora podemos medir la velocidad del movimiento del agua dentro del géiser. Basándonos en esto, podemos decir que lo más probable es que estén en erupción a la velocidad del sonido. Y de hecho podemos medir y probar esta hipótesis. Ahora es importante comprender si estos descubrimientos son universales o específicos de los géiseres en particular estudiados. Y esto nos lleva a muchas preguntas abiertas que aún no tienen respuesta.
Parque Nacional de Yellowstone / Foto: unsplash.com
Preguntas abiertas
Hay algunas preguntas básicas que aún no se han respondido. ¿Por qué existen los géiseres? ¿Por qué no se convierten simplemente en fuentes termales? ¿La erupción comienza en la parte superior del géiser o está sucediendo algo importante a grandes profundidades? ¿Hay algo especial debajo de la superficie de la tierra que lleve a la formación de géiseres? Las pequeñas erupciones suelen ocurrir antes de la erupción principal. Queremos entender si estas erupciones son una preparación para las erupciones principales o son simplemente erupciones más débiles. También queremos saber cuánta masa y energía transfieren los géiseres a la superficie, cómo y por qué explotan bajo la influencia de influencias externas.
¿Qué significa todo esto? Hay mareas en la Tierra, deforman la tierra y esto puede provocar una erupción. Los cambios en la naturaleza pueden afectar las erupciones y los terremotos recientes también pueden tener un impacto. Por tanto, queremos saber cómo afecta exactamente todo esto a los géiseres y su funcionalidad. También queremos saber qué tan rápido explota el material. En nuestros modelos para explorar volcanes, asumimos que esto sucede a la velocidad del sonido, pero en géiseres podemos probar este modelo. Dada la cantidad de información que se ha recopilado de las mediciones recientes, es muy probable que se respondan muchas de estas preguntas.
Michael Manga
