間欠泉のしくみ

イエローストーン国立公園のオールド フェイスフル ガイザーが暗い空を背景に噴出する様子、ワイオミング州、1941 年。ゲッティ イメージズ

現在、地球上のいくつかの珍しい場所で、人々は過熱した水が地中深くから空中に噴出する光景と音を楽しんでいます。間欠泉と呼ばれるこれらの異常な地層は、地球上および太陽系全体に存在します。地球上で最も有名なもののいくつかは、米国のワイオミング州のオールド フェイスフル、アイスランドのストロックル間欠泉、アフリカのストロックル間欠泉です。 ダナキル大恐慌で .

間欠泉の噴火は、過熱したマグマが地表近くにある火山活動地域で発​​生します。水は、表面の岩の割れ目や割れ目から滴り落ちます (または流れ落ちます)。これらの「コンジット」または「パイプ」は、2,000 メートルを超える深さに達することがあります。火山活動によって加熱された岩石に水が触れると、沸騰が始まります。最終的に、圧力が上昇し、一連のアクションが開始されます。圧力が高くなりすぎると、水はミネラルを一緒に運んでパイプを逆流します。最終的には吹き出して、熱湯と蒸気を空気中に送り込みます。これらは「熱水爆発」とも呼ばれます。 （「ハイドロ」は「水」、「サーマル」は「熱」を意味します。）

間欠泉のしくみ

間欠泉の仕組みとその仕組み。水は割れ目や裂け目から浸透し、加熱された岩石に遭遇し、超沸騰温度まで加熱され、外側に噴出します。 USGS

間欠泉は、地球の奥深くで加熱された水を地表に送り出す自然の配管システムと考えてください。それらは、それらを養う地下活動に応じて行き来します。活発な間欠泉は今日でも簡単に研究できますが、惑星の周りには死んで休眠している間欠泉の証拠がたくさんあります。岩石の「パイプ」がミネラルで詰まると、時々死んでしまいます。また、採掘活動によって電源がオフになったり、人々が家を暖めるために使用する熱水暖房システムが排水したりすることもあります。

地質学者は、間欠泉地帯の岩石や鉱物を研究して、地表の下に広がる構造の根底にある地質を理解します。生物学者が間欠泉に興味を持っているのは、間欠泉が高温のミネラル豊富な水で繁栄する生物をサポートしているためです。これらの「好極限性生物」（熱を好むことから「好熱性生物」と呼ばれることもある）は、このような敵対的な状況で生命がどのように存在できるかについての手がかりを与えてくれます。惑星生物学者は、間欠泉を研究して、間欠泉の周りに存在する生命をよりよく理解しています。また、他の惑星科学者は、他の世界の同様のシステムを理解する方法としてそれらを使用しています。

間欠泉のイエローストーン公園コレクション

イエローストーン国立公園のオールド フェイスフル ガイザー。この噴火は約 60 分ごとに発生し、宇宙時代のカメラと画像システムで調査されています。 ウィキメディア・コモンズ

最もアクティブなの 1 つ 世界の間欠泉はイエローストーン公園にあります .ワイオミング州北西部とモンタナ州南東部にあるイエローストーンの超火山カルデラの頂上に位置しています。いつでも約 460 の間欠泉が鳴り響いており、地震やその他のプロセスがこの地域に変化をもたらすにつれて、間欠泉が現れたり消えたりします。オールド フェイスフルは最も有名で、年間を通して何千人もの観光客を魅了しています。

ロシアの間欠泉

ロシアのカムチャツカにある間欠泉の谷。この写真は、間欠泉の一部を巻き込んだ泥流の直前に撮影されました。これは依然として非常に活発な地域です。 ロバート・ナン、CC-by-sa-2.0

ロシアには、間欠泉の谷と呼ばれる地域に別の間欠泉システムが存在します。地球上で 2 番目に大きな通気孔のコレクションがあり、長さ約 6 km の谷にあります。科学者たちは、これらのシステムに存在する生命体の種類を理解するために、これとイエローストーン地域を研究しています。

アイスランドの有名な間欠泉

ストロックエル間欠泉の噴火、2010 年 11 月。 Carolyn Collins Petersenの許可を得て著作権で保護され、使用されています

火山活動が活発な島国アイスランド 世界で最も有名な間欠泉のいくつかがあります。 「間欠泉」という言葉は、これらの活発な温泉を表す「ゲイシール」という言葉に由来しています。アイスランドの間欠泉は大西洋中央海嶺に関連しています。ここは、北アメリカ プレートとユーラシア プレートという 2 つの構造プレートが、年間約 3 mm の速度でゆっくりと離れている場所です。それらが互いに遠ざかるにつれて、地殻が薄くなり、下からマグマが上昇します。これにより、年間を通じて島に存在する雪、氷、水が過熱され、間欠泉が発生します。

エイリアンガイザー

エンケラドスの南極地域の割れ目から噴出する水の氷の結晶のプルーム (クライオガイザーの可能性)。 NASA/JPL-カリフォルニア工科大学/宇宙科学研究所

間欠泉システムがある世界は地球だけではありません。月や惑星の内部の熱が水や氷を温めることができる場所ならどこでも、間欠泉が存在する可能性があります。などの世界について土星の衛星エンケラドゥス、いわゆる「クライオ間欠泉」が凍った表面の下から噴出します。それらは、水蒸気、氷の粒子、および二酸化炭素、窒素、アンモニア、炭化水素などの他の凍結物質を地殻やその先に運びます。

エウロパには、氷の地殻の下に海が隠れている可能性があります。ここでは、木星と小さな火山の衛星イオを背景に断面図が見られます。間欠泉は地下深くから噴出している可能性があります。 NASA

何十年にもわたる惑星探査により、間欠泉と間欠泉のようなプロセスが明らかになりました。木星の衛星エウロパ、 海王星の衛星トリトン 、そしておそらく遠くの冥王星も.火星の活動を研究している惑星科学者は、春の加熱中に南極で間欠泉が噴出する可能性があると疑っています。

間欠泉と地熱の利用

ボアホールを使用して地下の地熱鉱床から熱を回収するアイスランドのヘレシェイディ発電所。また、近くのレイキャビクにお湯を提供しています。 クリエイティブ・コモンズ 表示 2.0

間欠泉は非常に 有用な熱源と発電源 .彼らの水力は捕獲して使用することができます。特にアイスランドでは、間欠泉をお湯と熱に利用しています。枯渇した間欠泉フィールドは、さまざまな用途に使用できるミネラルの供給源です。世界中の他の地域は、アイスランドの熱水回収の例を、無料でかなり無制限の電力源として模倣し始めています.

地球を超えて、他の世界の間欠泉は、将来の探検家にとって実際に水源またはその他の資源の源になる可能性があります。少なくとも、これらの遠方の通気孔の研究は、惑星科学者がそれらの場所の奥深くで行われているプロセスを理解するのに役立ちます.