科学家给世界上最高间歇泉“照全身像” 首次看清100米深内部管道结构

在沉寂了几十年之后，世界上最高的蒸汽船间歇泉（Steamboat Geyser）于2018年在美国黄石国家公园再次喷发，引发了一些有趣的科学问题。为什么这么高？为什么现在又爆发了？在它再次沉寂之前我们能了解到什么呢?

几十年来，犹他大学一直在研究黄石国家公园的地质和地震学及其独特特征，因此，美国的科学家们准备抓住这个机会，对蒸汽船间歇泉的工作原理进行前所未有的研究。他们的发现提供了一个间歇泉深度的图片，并重新定义了长期假定的间歇泉和附近的泉水之间的关系。研究结果发表在《地球物理研究杂志——固体地球》上。

“我们科学家真的不知道是什么控制着间歇泉定期喷发，比如‘老忠实喷泉’，还是不定期喷发，比如‘蒸汽船喷泉’。”地质与地球物理学系副教授Fan-Chi Lin说。“地下管道结构可能控制着间歇泉的喷发特征。这是我们第一次能够成像到325英尺(100米)深的间歇泉的管道结构。”

犹他大学地震仪站的研究助理教授杰米·法雷尔(Jamie Farrell)说:“观察蒸汽船间歇泉的大规模喷发是相当令人惊讶的。”“我记得最清楚的就是那声音。你能感觉到它的隆隆声，听起来像喷气式发动机。虽然早就知道蒸汽船喷泉是世界上最高的活跃间歇泉，但看到它的大喷发还是让人大吃一惊。”

与老忠实喷泉不同，蒸汽船间歇泉绝对不忠诚。在有记录的历史上，它只经历过三个持续的活动时期——一个在20世纪60年代，一个在20世纪80年代，还有一个始于2018年并持续至今。但目前这一阶段的间歇泉活动已经比前两个阶段爆发得更多。

蒸汽船间歇泉附近有一个叫做蓄水池泉的池塘。由于蒸汽船间歇泉喷发时水箱泉会排水，人们认为这两种特征是直接联系在一起的。 

几年来，美国科学家一直在用小型便携式地震仪研究黄石国家公园的特征，包括“老忠实喷泉”。这些足球大小的仪器可按几十个部署在任何地方，每次部署研究人员需要最多一个月的时间来获取地下发生的情况。每一次轻微的地面移动，甚至是黄石公园木板路上人群的周期性涌动，都能被感知和记录下来。

就像医生可以使用多重x射线来对人体内部进行CT扫描一样，地震学家也可以使用多个地震检波器来记录多个地震事件(在这种情况下，间歇泉过热水柱内的气泡)来建立一种地下图像。

在2018年和2019年的夏天，法雷尔和同事与国家公园管理局合作，在蒸汽船间歇泉周围排列了50个便携式地震仪。2019年的部署记录了7次大型喷发，每次喷发间隔为3至8天，提供了丰富的数据。

结果表明，组成蒸汽船间歇泉的地下通道和裂缝向下延伸至少450英尺(140米)，比老忠实喷泉的260英尺(80米)深得多。

然而，研究结果并没有显示蒸汽船间歇泉和贮水池泉水之间存在直接联系。

研究人员表示，这一发现排除了这两种特征至少在上层140米与开放管道之类的东西有关的假设。但这并不是说这两种特征是完全独立的，蒸汽船喷发时，水池的排水表明它们仍然以某种方式相连，可能是通过岩石中的小裂缝或小孔，而研究人员记录的地震信号无法检测到这些。了解蒸汽船和蓄水池之间的确切关系将有助于我们模拟蓄水池可能如何影响蒸汽船喷发周期，这项研究只是了解蒸汽船间歇泉如何工作的开始。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：

https://phys.org/news/2021-03-scientists-plumb-depths-world-tallest.html

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JB021128