.
Enquanto as multidões se aglomeram em torno do Old Faithful para esperar sua próxima erupção, uma pequena piscina ao norte do gêiser mais famoso do Parque Nacional de Yellowstone está silenciosamente exibindo sua própria atividade única, também em horários de exibição mais ou menos regulares. Em vez de entrar em erupção em um gêiser imponente, Doublet Pool aumenta o baixo a cada 20 a 30 minutos batendo. A água vibra e o chão treme.
A batida regular de Doublet Pool é mais do que apenas uma atração turística interessante. Um novo estudo liderado por pesquisadores da Universidade de Utah mostra que o intervalo entre os episódios de batidas reflete a quantidade de energia que aquece a piscina no fundo, bem como a indicação de quanto calor está sendo perdido na superfície. Doublet Pool, descobriram os autores, é o termômetro pulsante de Yellowstone.
“Ao estudar o Doublet Pool, esperamos obter conhecimento sobre os processos hidrotermais dinâmicos que podem potencialmente ser aplicados para entender o que controla as erupções de gêiseres”, disse Fan-Chi Lin, professor associado do departamento de geologia e geofísica da U e um co-autor do estudo, “e também explosões hidrotermais menos previsíveis e mais perigosas”.
O estudo é publicado em Cartas de Pesquisa Geofísica.
Não exatamente como um gêiser
Doublet Pool é, como o nome indica, um par de piscinas hidrotermais ligadas por um pequeno pescoço. Caberia confortavelmente na metade de uma quadra de tênis. Ele está situado em Geyser Hill, no Parque Nacional de Yellowstone, do outro lado do rio Firehole, dos hotéis, centros de visitantes e estacionamentos que cercam o Old Faithful.
“Sabíamos que o Doublet Pool bate a cada 20-30 minutos”, disse Lin, “mas não havia muito conhecimento prévio sobre o que controla a variação. Na verdade, não acho que muitas pessoas realmente percebam que o intervalo de batida varia. As pessoas pagam mais atenção aos gêiseres.”
A batida, disse Lin, que dura cerca de 10 minutos, é causada por bolhas no sistema de encanamento que alimenta a água, aquecida por um sistema de magma sob Yellowstone, para Doublet Pool. Quando essas bolhas de vapor d’água atingem os trechos superiores frios do conduto hidrotérmico, elas colapsam repentinamente. Baque.
Um processo semelhante acontece em gêiseres e excita “tremor hidrotermal”, disse Lin, mas ocorre mais profundamente no sistema hidrotermal, em profundidades de cerca de 30-60 pés e termina com o gêiser liberando pressão através de uma abertura estreita como uma erupção. O Doublet Pool não possui uma estrutura de encanamento que permita o acúmulo de pressão e, portanto, não ocorre erupção. Além disso, os instrumentos científicos colocados dentro e ao redor da piscina não correm o risco de explodir regularmente.
Então, para entender melhor como funcionam os sistemas hidrotermais, Lin e seus colegas, incluindo Cheng-Nan Liu, Jamie Farrell e Sin-Mei Wu da U e colaboradores da Universidade da Califórnia, Berkeley e Parque Nacional de Yellowstone, criaram instrumentos chamados geofones em torno da piscina Doublet em sete implantações entre 2015 e 2021. No inverno de 2021 e na primavera de 2022, com a permissão do National Park Service, eles baixaram os sensores de temperatura e nível de água na própria piscina. Então eles observaram, esperaram e ouviram.
Como soprar em uma panela de macarrão
Os pesquisadores se concentraram no intervalo de silêncio, ou o tempo entre os períodos de batidas. Eles descobriram que o intervalo de silêncio variava tanto ano a ano quanto hora a hora ou dia a dia. Seus resultados sugerem que diferentes processos de adição ou remoção de calor ao sistema hidrotérmico estão por trás da variação.
Em novembro de 2016, o intervalo de silêncio era de cerca de 30 minutos. Mas em setembro de 2018, esse intervalo foi reduzido pela metade para cerca de 13 minutos e, em novembro de 2021, o intervalo voltou para cerca de 20 minutos.
O que mais estava acontecendo em Geyser Hill naquela mesma época? Em 15 de setembro de 2018, Ear Spring, que fica a 200 pés (60 m) a noroeste de Doublet Pool, entrou em erupção pela primeira vez desde 1957. Após a erupção, a água em Doublet Pool ferveu.
O sistema hidrotermal de Yellowstone é como um Instant Pot, acumulando calor e pressão levando a erupções de gêiseres e outros recursos. O comportamento incomum de Ear Spring, Doublet Pool e outros recursos sugere que em 2018 o calor sob Geyser Hill pode ter aumentado mais do que o normal. Em 2021, como um Instant Pot on Natural Release, o calor e a pressão diminuíram e o intervalo de silêncio no Doublet Pool se recuperou.
Os pesquisadores também notaram que os intervalos de silêncio variavam de dia para dia e até de hora para hora. Quando compararam as condições meteorológicas com os intervalos de silêncio, descobriram que a velocidade do vento nas poças estava correlacionada com o intervalo de silêncio. Quando a velocidade do vento era maior, o intervalo era maior. A natureza soprava sobre o Doublet Pool, refrescando-o.
A equipe ainda está trabalhando para entender como o vento soprando na superfície da piscina afeta o calor no fundo, mas está claro que o vento remove a energia térmica da água, assim como soprar sobre uma bebida quente – ou uma panela de macarrão prestes a ferver – esfria.
“No momento, estamos tratando a piscina como um sistema inteiro, o que significa que a energia retirada da superfície torna mais difícil para o sistema acumular energia suficiente para bater”, disse Lin. “Uma possibilidade é que a piscina esteja em convecção ativa, então o resfriamento perto da superfície pode afetar o fundo da piscina em uma escala de tempo relativamente curta.”
Entradas e saídas de calor
Usando princípios de transferência de calor, os autores calcularam a quantidade de calor e a taxa de aquecimento necessária para iniciar o batimento em Doublet Pool. Pense novamente em soprar uma panela de macarrão. Você pode evitar que transborde se estiver removendo o calor (através do sopro) na mesma proporção em que o calor está entrando na panela.
“E como sabemos calcular o calor sendo removido do vento”, disse Lin, “podemos estimar a taxa de aquecimento na base”.
A taxa de aquecimento do Doublet Pool gira em torno de 3 a 7 megawatts de energia. Para comparação, disse Lin, seriam necessários cerca de 100 fornos domésticos queimando ao mesmo tempo para aquecer o Doublet Pool o suficiente para explodir. (Isso também equivale a mais de US$ 5.000 em energia diária, o que destaca o potencial da energia geotérmica.)
Conhecendo essa taxa de aquecimento, os cientistas podem usar o intervalo de silêncio como uma medida de quanto calor está entrando na piscina, já que mais calor significa um intervalo mais curto.
“Uma melhor compreensão do orçamento de energia”, disse Lin, “também melhorará nossa compreensão de quanta energia do vulcão Yellowstone é liberada por meio desses recursos hidrotermais”.
.
