Gêiseres são objetos que expelem água líquida e vapor em seu ponto de ebulição. Por definição, o que chamamos de gêiseres irrompe periodicamente (ou seja, regularmente) ou episodicamente, o que significa que os intervalos de tempo entre as erupções nem sempre são os mesmos. Existem muitas outras maneiras de classificar gêiseres. Existem gêiseres grandes e pequenos, e há gêiseres frios que expelem uma mistura de água líquida e dióxido de carbono. Em geral, os gêiseres não são muito comuns. Antes, no mundo inteiro, havia cerca de mil, mas agora são cerca de quinhentos. Eles estão desaparecendo porque as zonas onde os gêiseres estão localizados possuem recursos geotérmicos. A energia geotérmica está sendo usada cada vez mais devido às mudanças climáticas. Basta começar a extrair líquidos para alimentar a instalação geotérmica,como os gêiseres começam a perder sua fonte de energia e água. Se você continuar este processo por tempo suficiente, todos os gêiseres podem desaparecer.
A importância de estudar gêiseres
Existem três razões pelas quais o estudo dos gêiseres é importante. Primeiro, os gêiseres são modelos de erupções vulcânicas. Estamos interessados em saber como eles explodem, o que provoca essa erupção, como o líquido sobe à superfície, como é transportado para a atmosfera. Vulcões são grandes e perigosos, mas não entram em erupção com muita frequência. Gêiseres são pequenos e menos perigosos e entram em erupção muitas vezes. Uma das coisas que queremos investigar a partir do estudo dos gêiseres é como entender e simular o processo de erupção. Também podemos testar uma variedade de instrumentos geofísicos em gêiseres. Podemos usar um sismômetro para medir o movimento da Terra, podemos medir os campos elétricos e magnéticos, podemos gravar vídeos e também podemos tentar combinar todos esses tipos de medições para entendero que acontece durante a erupção. E então podemos tentar transferir nossas descobertas de pequenos gêiseres para grandes vulcões.
A segunda razão pela qual estamos interessados em gêiseres é porque eles nos dão a capacidade de entender como a Terra transporta água. Existem coisas chamadas sistemas geotérmicos que usamos para energia geotérmica. Os sistemas geotérmicos produzem materiais como depósitos de ouro. Ao transportar líquidos, podemos transportar todos os elementos que estão dissolvidos nele. O estudo dos gêiseres cria uma oportunidade para vermos como a terra transporta uma mistura de vapor e água.
E a terceira razão é que os gêiseres são um fenômeno interessante e fascinante. Se entendermos como a Terra transporta fluidos e energia, devemos ser capazes de explicar como funcionam os gêiseres. E até que ponto estamos deixando de fazer isso agora nos indica que existem coisas básicas sobre a transferência de calor da Terra que ainda não sabemos.
Parque Nacional de Yellowstone / foto: unsplash.com
Vídeo promocional:
Pesquisa de geyser começa
A primeira pesquisa científica moderna sobre gêiseres foi realizada por Robert Bunsen - ele é mais conhecido como o inventor do bico de Bunsen. O bico de Bunsen é o pequeno bico que você vê em sua sala de aula. Sua descoberta levou à invenção da espectroscopia. Em 1841, ele publicou um artigo sobre medições feitas dentro de um gêiser na Islândia. Essas medidas ainda são relevantes.
Uma das principais perguntas que ele fez foi "Por que o gêiser está em erupção?" Vários métodos de erupção podem ser imaginados: ela pode começar tanto no topo do gêiser quanto em sua base. Bunsen fez medições enquanto afundava cada vez mais no gêiser, medindo vários pontos de ebulição. Deve ter sido difícil em 1841. No entanto, ele realizou essas medições no gêiser Geysir, do qual todos os outros gêiseres receberam seu nome. Acontece que existe um objeto real na Islândia chamado Geysir, e todos os outros gêiseres têm o nome dele.
Bunsen descobriu que quanto mais fundo vamos, mais alta é a temperatura da água. Esta também é uma propriedade importante da água fervente: se a pressão aumentar, o ponto de ebulição cai. Assim, se você pegar água a uma determinada temperatura em grandes profundidades e elevá-la mais alto à superfície, a pressão diminuirá. Quanto mais fundo vamos, maior é a pressão. E o oposto também será verdadeiro: se passarmos de mais fundo para mais raso, o ponto de ebulição diminui.
Então começamos com água quente, movemos para uma zona de baixa pressão, a água começa a ferver e ocorre uma erupção. E se continuarmos a bombear água para fora do gêiser, todo o resto da água cai sob a influência da baixa pressão, e a erupção continua. Presumivelmente, isso continuará até que a água acabe. Em seguida, reabastecemos o gêiser e o aquecemos. Em outros campos da ciência, isso é chamado de ebulição descompressiva. Em geral, esta é a principal forma pela qual a Terra produz rochas vulcânicas. Pegamos a rocha, transferimos para a zona de baixa pressão - ela derrete. Talvez os gêiseres funcionem da mesma maneira. Bunsen propôs essa teoria em 1841.
O nascimento de novos gêiseres
Em princípio, em uma área onde já existem muitos gêiseres, novos objetos devem aparecer. Além disso, eles devem aparecer porque alguns deles morrem. Na verdade, não entendemos muito bem o que contribui para o surgimento de um novo gêiser. Há sugestões de que eles aparecem como resultado de uma explosão. Se vapor e água se acumulam no subsolo, uma explosão pode ser criada, chamada de explosão hidrotérmica. Isso acontece em lugares como Yellowstone. A importância da explosão é que ela cria um buraco ou cavidade, necessário para que o gêiser acumule água e vapor.
No entanto, os cientistas conseguem criar gêiseres em laboratórios sem fazer grandes depressões. Além disso, os cientistas vêm criando gêiseres em laboratórios há mais de cem anos. O método é bastante simples: para isso, basta calor e água. Os cientistas pegam um recipiente com água, aquecem-no por baixo - eventualmente a água ferve. A água fervente se move através do gêiser e ocorre uma erupção. Quando o vapor ou calor termina, a erupção para.
A lógica por trás do estudo de gêiseres em laboratório é entender como diferentes variáveis afetam uma erupção. Há muitas variáveis a serem consideradas: quão grande é a faixa de aquecimento, qual é a geometria e assim por diante. Isso fornece uma visão de como o calor e a massa são transportados em um sistema quente. Assim, experimentos de laboratório podem ser usados para entender melhor os gêiseres naturais.
Consequências do aquecimento global
Existem apenas alguns lugares na Terra onde você pode encontrar gêiseres. Há o Parque Nacional de Yellowstone, onde cerca de metade de todos os gêiseres estão localizados, o Vale dos Gêiseres em Kamchatka, o Vale dos Gêiseres El Tatio no Chile, vários estão na Nova Zelândia, alguns na África e alguns mais na Islândia. Todos eles têm três características.
Vale dos Géiseres El Tatio, Chile / Foto: pixabay.com
O primeiro é a atividade vulcânica recente. Isso é importante porque os gêiseres precisam de calor. Se não houver calor fornecido pelos jovens vulcões, será difícil o aparecimento de gêiseres. Em segundo lugar, a maioria dessas zonas foi recentemente coberta por geleiras. Eles poderiam ter contribuído para a criação do tipo certo de materiais necessários para alimentar os gêiseres. A água também é necessária - este é o terceiro recurso. A maioria dos lugares nomeados tem acesso a um grande volume de água, exceto no Chile, onde os gêiseres são encontrados no deserto do Atacama. Lá, a água, provavelmente, vem de um aqüífero subterrâneo profundo (aquífero) e cria gêiseres.
Consequentemente, a ideia de que o aquecimento global pode afetar gêiseres deve soar estranha. Mas não é esse o caso por duas razões. O primeiro refere-se ao fato de que os gêiseres precisam de água, sua ausência os afetará. A segunda é que o fato de haver tão poucos gêiseres sugere que eles respondem ao ambiente. Em condições mais frias, leva mais tempo para aquecer o gêiser. Isso torna os gêiseres frios um interessante objeto de estudo.
Uma bacia de gêiser geralmente possui um reservatório de água na superfície. Gêiseres irrompem nesta bacia, que é muito sensível às mudanças na temperatura do ar. No Parque Yellowstone, há Daisy Geyser, que entra em erupção com menos frequência no inverno do que no verão. Também é sensível ao vento: se sopra um vento forte, a piscina esfria e leva mais tempo para entrar em erupção. Assim, pode-se presumir que quanto mais quente a Terra se torna, mais frequentemente as erupções devem ocorrer.
Pesquisa no Chile
Pesquisas com gêiseres são realizadas em todo o mundo, mas muitas questões sérias exigem medições dentro do gêiser. Nos parques nacionais dos EUA, os cientistas não têm permissão para realizar pesquisas dentro ou mesmo perto dos gêiseres: sempre há a possibilidade de danificar ou afetar o gêiser, e o objetivo dos parques nacionais é proteger e preservar o meio ambiente para que todos possam apreciá-lo.
Quase todos os gêiseres são parques nacionais, então os cientistas firmaram um acordo com as comunidades locais para estudar os gêiseres no Chile. Eles foram autorizados a fazer certas medições que não destruíam os gêiseres, desde que não prejudicassem os gêiseres. Este acordo permite aos pesquisadores medir a temperatura e pressão dentro do gêiser, bem como amostrar e monitorar líquidos com mais detalhes do que seria possível em outro lugar.
O Chile tem vários gêiseres que são especialmente interessantes. O gêiser El Jefe, chamado "Boss" em espanhol, é muito bonito: é muito pequeno e suas erupções atingem a altura de alguns metros, pouco mais que a de um homem. Devido ao seu pequeno tamanho, é fácil de estudar. Além disso, é um dos gêiseres mais regulares do mundo. Ela entra em erupção a cada 140 segundos, mais ou menos 1 segundo. Não importa para ele qual é a temperatura do ar, +20 ou -10 ° C, não importa se o vento sopra. Por causa de sua regularidade, podemos fazer experiências com ele. Podemos fazer medições por dentro ou adicionar um pouco de água fria para estudar quanto tempo ele vai demorar para se recuperar. Tudo isso o torna um exemplo perfeito de um sistema que podemos usar como modelo para a compreensão de processos básicos.
Descobertas recentes
Existem algumas descobertas particularmente impressionantes. Uma coisa identifica e confirma que existem grandes entalhes perto dos gêiseres, às vezes chamados de "armadilhas de bolhas", o que é uma demonstração muito clara desse princípio: você pode ver as bolhas subindo na água fervente, elas ficam presas neste entalhe e como apenas um casal se torna o suficiente, uma erupção começa. Essas armadilhas são geralmente reconhecidas pelo som que as bolhas fazem. O som viaja pelo solo e pode ser gravado com um sismômetro. Além disso, câmeras de vídeo foram colocadas dentro dos gêiseres e o aparecimento de bolhas foi registrado em vídeo. A questão agora é apenas se esse comportamento é típico para todos os gêiseres ou apenas para aqueles bem estudados.
A importância de outra observação é que agora podemos medir a velocidade do movimento da água dentro do gêiser. Com base nisso, podemos dizer que provavelmente estão em erupção na velocidade do som. E podemos realmente medir e testar essa hipótese. Agora é importante entender se essas descobertas são universais ou específicas para os gêiseres estudados. E isso nos leva a muitas questões em aberto que ainda não têm resposta.
Parque Nacional de Yellowstone / foto: unsplash.com
Perguntas abertas
Existem algumas questões básicas que ainda não foram respondidas. Por que existem gêiseres? Por que eles simplesmente não se tornam fontes termais? A erupção começa no topo do gêiser ou algo importante está acontecendo em grandes profundidades? Existe algo especial sob a superfície da terra que leva à formação de gêiseres? Geralmente, pequenas erupções ocorrem antes da erupção principal. Queremos entender se essas erupções são uma preparação para as erupções principais ou se são simplesmente erupções mais fracas. Também queremos saber quanta massa e energia os gêiseres transferem para a superfície, como e por que explodem sob a influência de influências externas.
O que tudo isso significa? Existem marés na Terra, elas deformam a Terra e isso pode causar uma erupção. Mudanças na natureza podem afetar erupções e terremotos recentes também podem ter um impacto. Portanto, queremos saber exatamente como tudo isso afeta os gêiseres e sua funcionalidade. Também queremos saber a rapidez com que o material explode. Em nossos modelos de exploração de vulcões, presumimos que isso aconteça na velocidade do som, mas em gêiseres podemos testar esse modelo. Considerando a quantidade de informações coletadas em medições recentes, há uma boa chance de que muitas dessas perguntas sejam respondidas.
Michael Manga
