Экология Если вы увидите знаменитый гейзер "Старый служака" в Национальном парке Йелоустон, вы вероятно, подумаете, насколько он мощный, огромный и безотказный. Вы также зададитесь вопросом, откуда же берется столько воды?
Группа геологов из Калифорнии недавно также задалась вопросом о том, откуда гейзер черпает воду. Исследования показали, что этот регион, богатый разными по размерам гейзерами, грязевыми озерами и гидротермальными бассейнами, может снабжаться из одного единственного источника воды, которая постоянно нагревается до кипятка, смешивается и вытекает на поверхность.
"Туристы Йелоустон и даже профессиональные натуралисты могут не понимать, что кислые фумаролы и грязевые гейзеры в парке выделяют пары, которые выпариваются из более глубоких резервуаров с горячей водой, которая преодолевает до поверхности несколько километров в недрах Земли", - рассказывает Якоб Ловенстерн (Jacob Lowenstern), геохимик, руководитель исследований.
Везде вода
Термальные воды в парке Йелоустон разделяются на кислотные фумаролы (выделения горячего вулканического газа) и грязевые гейзеры и горячие источники, а также прорывающиеся гейзеры, вроде гейзера "Старый служака". Их цвет, размеры и даже запахи очень сильно отличаются.
Гейзеры Йелоустон и горячие источники богаты хлором и диоксидом кремния, их pH равен 9. (pH чистой воды составляет 7. Вода с pH выше 7 является кислой.) Примерно 80-90 процентов воды, которая выходит на поверхность в парке, имеет pH, равный 9.
Кислые грязевые гейзеры и фумаролы, с другой стороны, богаты серной кислотой, поэтому их показатель pH ниже 2. Хотя их общий объем намного меньше объема воды в гейзерах и горячих источниках, эти кислые воды достаточно распространены и покрывают большой процент территории парка.
Проблемой для команды Ловенстерна оказалось разобраться, почему эти совершенно разные по составу воды имеют одно и то же происхождение.
"Для того, чтобы ответить на этот вопрос, мы посмотрели не только на химический состав этой воды и газов, но на масштабы выброса", - сказал Ловенстерн.
Глубокий кипящий источник
Используя воду из гейзерного бассейна Харт-Лейк, который занимает площадь 12 квадратных километров в Национальном парке Йелоустон и который содержит кислые и богатые хлором воды, исследователи начали следить за геохимическими свойствами воды, начиная от оригинального источника до бассейнов гейзеров и фумарол.
Они обнаружили, что подземный источник воды Харт-Лейк - это глубокий, богатый хлором резервуар, где температура достигает 205 градусов Цельсия. Вода под землей не кипит при нормальной температуре в 100 градусов, потому, что находится под более высоким давлением.
Когда горячая вода поднимается ближе к поверхности, она начинает кипеть, создавая облака пара, который характерен для многих фумарол парка. В то же время, когда вода движется к поверхности, она собирает по дороге серную кислоту, которую производят термофильные микроорганизмы, которые расщепляют сероводород в породах и почве. Когда кислота конденсируется, кислый пар собирается в кислых бассейнах и грязевых прудах.
Позже, остатки воды продолжают оставаться под землей, они смешиваются с дождевой водой, их pH растет, и вода становится еще больше богатой хлором. Этот тип воды собирается в горячих источниках Йелоустон и выходит на поверхность в виде гейзеров.
"Парк Йелоустон является одним из крупнейших источников геотермального тепла на планете, а наши исследования – это шаг на пути к пониманию, сколько тепла и газа дают эти источники, - сказал Ловенстерн. – Йелоустон огромен, поэтому мы успели поработать пока только в нескольких местах".
