Geofyzikální průzkumy odhalují hydrotermální Yellowstone

Foto: 12019/Pixabay

Ikonické hydrotermální atrakce Yellowstonského národního parku přitahují každoročně miliony návštěvníků. Nyní, pomocí geofyzikálního zobrazování, americko-dánský výzkumný tým poprvé zmapoval rozsáhlý přírodní vodovodní systém pod parkem. Vzhledem k tomu, že vody v Yellowstonu hostí zvěřinec odolných mikroorganismů, mohla by tato zjištění objasnit, jak se na nestálé rané Zemi objevil život. Píše server Nature.com.

Za posledních 2,1 milionu let byl tvarován třemi velkými erupcemi a mezi jeho několika vrstvami vulkanické horniny snadno proudí voda.

Díky tomuto složitému vodovodnímu systému si návštěvníci parku užijí čarodějnický nálev s hydrotermálními prvky. Patří mezi ně slavný gejzír Old Faithful, který asi 20krát denně chrlí horkou vodu a páru, a zhruba 500 dalších gejzírů – více než polovina světového celkového počtu. Mezi další jevy patří ďábelské oko připomínající Grand Prismatic Spring, bublající bahenní nádoby a „fumarolové“ průduchy, kterými unikají horké sirné plyny.

Přírodní podlahové vytápění

Teplo pro všechny tyto povrchové jevy pochází z tepelných tekutin hluboko v zemské kůře. Když voda stéká po vertikálních zlomech vytvořených seismickou aktivitou v oblasti, končí v zóně překrývající magmatickou komoru. Když se horké, chemicky obohacené tekutiny vracejí na povrch, mísí se s chladnější podzemní vodou, což vede k povrchovému ohňostroji.

Doposud však umístění těchto hlubokých tekutinových drah nebylo jasné. Aby je výzkumný tým zmapoval, přeletěl nad parkem helikoptérou s elektromagnetickou smyčkou o průměru 25 m visící dole v průměrné výšce 48 m nad zemí. „Je to jako obří nabíječka bezdrátových telefonů, protože obě využívají Faradayův indukční zákon,“ vysvětluje Carol Finnová z US Geological Survey v Denveru, která vedla studii publikovanou v Nature.

Jako u každého takového nastavení generoval proud indukovaný ve smyčce magnetické pole. Toto pole se rozšířilo do země pod parkem a indukovalo vířivé proudy, které zase generují sekundární magnetická pole, která smyčka zachycuje. Protože elektřina vede lépe ve vlhkých horninách a jílech než v suché, nezměněné vulkanické hornině, umožnila data o magnetickém poli výzkumníkům vytvořit si obrázek o podpovrchové hydrogeologii. Aby rozšířili svůj pohled až na 2,5 km, měřili také jemné změny v magnetickém poli Země způsobené přítomností magnetických materiálů, jako je vulkanická hornina.

Foto: Carol A Finn et al/Nature 603 643-647)

Dříve geologové předpokládali, že hluboké hydrotermální průduchy musí ležet pod velkou částí Yellowstonu. Nová mapa však ukazuje, že existují v diskrétních oblastech. „Nemáme rozlišení, abychom propojili funkce jako Old Faithful s konkrétním kanálem, ale nyní máme celkový obraz,“ říká Finn. „Je to, jako bychom viděli, jak do vašeho domu proudí městská voda, ale nevidíme potrubí, které vstupuje do vaší koupelny a kuchyně.“

Mapa s mnoha možnostmi využití

Mapa by mohla pomoci úředníkům parku vyhnout se oblastem přímo nad hydrotermálním systémem při budování nové infrastruktury. Mohl by také pomoci identifikovat riziková místa pro jedno z největších nebezpečí Yellowstone: velké hydrotermální exploze způsobené náhlým uvolněním tlaku. Tyto exploze vyvrhují vodu, páru a kameny do vzduchu a události dostatečně velké na to, aby za sebou zanechaly krátery široké 100 m, se očekávají každých několik set let.

Další použití se týká výroby energie. Když byla podobná hydrotermální místa, jako je novozélandská sopečná zóna Taupo, čerpána kvůli geotermální energii, chování povrchových gejzírů se změnilo – někdy výrazně. Přestože je Yellowstonský národní park samotný pro energetické společnosti zakázaný, v okolí se nachází několik geotermálních projektů. Tato mapa pomůže geofyzikům pochopit, jak jsou regionální zdroje tepla propojeny, a vyhnout se tak narušení národního pokladu USA.

Bezprecedentní pohled na podpovrchový povrch by také mohl pomoci biovědcům identifikovat horké prameny se zajímavými geochemickými a biologickými vlastnostmi. Yellowstonské vody mohou být kyselé nebo zásadité a je známo, že obsahují bohatou škálu bakterií a archaea.

„Vzhledem k tomu, že raná Země byla vulkanicky aktivnější než současnost, je kriticky důležité vyvinout konkrétnější pochopení toho, jak geologie podporuje biologii v hydrotermálních systémech, jako je Yellowstone, pro pochopení procesů, které vedly ke vzniku života,“ říká Eric Boyd, a mikrobiolog z Montana State University, který nebyl zapojen do studie. Organismy v Yellowstonských vodíkem obohacených horkých pramenech by skutečně mohly být předky prvotního života, který se spoléhal na chemické formy energie.

Takový výzkum by mohl vést naše hledání známek života mimo Zemi, možná ve známých gejzírech na měsících Jupitera, Saturnu, Uranu a Neptunu. Boyd říká, že nejproduktivnější hydrotermální ekosystémy Yellowstone jsou získávány tekutinami v chemické nerovnováze. Vesmírné mise by mohly hledat podpovrchové útvary, které by mohly způsobit podobné podmínky.

Zdroj: nature.com