Geyser adalah benda yang memuntahkan air dan uap cair pada titik didihnya. Menurut definisi, apa yang kita sebut geyser meletus baik secara berkala (yaitu, secara teratur) atau secara episodik, yang berarti waktu antara letusan tidak selalu sama. Ada banyak cara lain untuk mengklasifikasikan geyser. Ada geyser besar dan kecil, dan ada geyser dingin yang memuntahkan campuran air cair dan karbondioksida. Secara umum, geyser tidak umum. Dulu di seluruh dunia ada sekitar seribu, tapi sekarang ada sekitar lima ratus. Mereka menghilang karena zona tempat geyser berada memiliki sumber daya panas bumi. Energi panas bumi semakin banyak digunakan karena perubahan iklim. Seseorang hanya perlu mulai mengekstraksi cairan untuk menyalakan instalasi panas bumi,bagaimana geyser mulai kehilangan sumber energi dan airnya. Jika Anda melanjutkan proses ini cukup lama, semua geyser dapat menghilang.
Pentingnya mempelajari geyser
Ada tiga alasan mengapa studi tentang geyser penting. Pertama, geyser adalah model letusan gunung berapi. Kami tertarik pada bagaimana mereka meletus, apa yang memicu letusan ini, bagaimana cairan naik ke permukaan, bagaimana ia diangkut ke atmosfer. Gunung berapi besar dan berbahaya, tetapi tidak terlalu sering meletus. Geyser berukuran kecil dan tidak terlalu berbahaya dan meletus berkali-kali. Salah satu hal yang ingin kami teliti dari studi geyser adalah bagaimana memahami dan mensimulasikan proses letusan. Kami juga dapat menguji berbagai instrumen geofisika pada geyser. Kita bisa menggunakan seismometer untuk mengukur pergerakan bumi, kita bisa mengukur medan listrik dan magnet, kita bisa merekam video, dan kita juga bisa mencoba menggabungkan semua jenis pengukuran ini untuk memahamiapa yang terjadi selama letusan. Dan kemudian kami dapat mencoba mentransfer temuan kami dari geyser kecil ke gunung berapi besar.
Alasan kedua kami tertarik pada geyser adalah karena mereka memberi kami kemampuan untuk memahami bagaimana Bumi mengangkut air. Ada hal-hal yang disebut sistem panas bumi yang kita gunakan untuk energi panas bumi. Sistem panas bumi menghasilkan bahan seperti deposit emas. Dengan mengangkut cairan, kita bisa mengangkut semua unsur yang terlarut di dalamnya. Studi tentang geyser menciptakan kesempatan bagi kita untuk melihat bagaimana bumi mengangkut campuran uap dan air.
Dan alasan ketiga adalah bahwa geyser merupakan fenomena yang menarik dan mempesona. Jika kita memahami bagaimana Bumi mengangkut cairan dan energi, kita harus dapat menjelaskan cara kerja geyser. Dan sejauh mana kita gagal melakukan ini sekarang menunjukkan kepada kita bahwa ada hal-hal dasar tentang perpindahan panas Bumi yang masih belum kita ketahui.
Taman Nasional Yellowstone / Foto: unsplash.com
Video promosi:
Penelitian Geyser dimulai
Penelitian ilmiah modern pertama tentang geyser dilakukan oleh Robert Bunsen - dia paling dikenal sebagai penemu pembakar Bunsen. Pembakar Bunsen adalah pembakar kecil yang Anda lihat di kelas Anda. Penemuannya mengarah pada penemuan spektroskopi. Pada tahun 1841, ia menerbitkan artikel tentang pengukuran yang dilakukan di dalam geyser di Islandia. Pengukuran ini masih relevan.
Salah satu pertanyaan utama yang dia tanyakan adalah "Mengapa geyser meletus?" Beberapa metode letusan dapat dibayangkan: letusan dapat dimulai di atas geyser dan di dasarnya. Bunsen melakukan pengukuran saat ia tenggelam semakin rendah ke dalam geyser, mengukur berbagai titik didih. Pasti sulit pada tahun 1841. Namun demikian, dia melakukan pengukuran ini di geyser Geysir, dari mana semua geyser lain mendapatkan namanya. Ternyata ada benda nyata di Islandia yang disebut Geysir, dan semua geyser lainnya dinamai menurut namanya.
Bunsen menemukan bahwa semakin dalam kita pergi, semakin tinggi suhu air. Ini juga sifat penting dari air mendidih: jika tekanan naik, titik didih turun. Jadi, jika Anda mengambil air dengan suhu tertentu pada kedalaman yang sangat dalam dan mengangkatnya lebih tinggi ke permukaan, tekanannya akan berkurang. Semakin dalam kita pergi, semakin tinggi tekanannya. Dan kebalikannya juga akan benar: jika kita berpindah dari yang lebih dalam ke yang lebih dangkal, maka titik didihnya berkurang.
Jadi kita mulai dengan air panas, pindahkan ke zona bertekanan rendah, air mulai mendidih, dan terjadi letusan. Dan jika kita terus memompa air keluar dari geyser, semua sisa air jatuh di bawah pengaruh tekanan rendah, dan letusan berlanjut. Agaknya ini akan terus berlanjut hingga airnya habis. Kemudian kami mengisi ulang geyser dan memanaskannya. Dalam bidang ilmu lain, ini disebut pendidihan dekompresi. Secara umum, inilah cara utama bumi menghasilkan batuan vulkanik. Kami mengambil batu itu, memindahkannya ke zona bertekanan rendah - batu itu meleleh. Mungkin geyser bekerja dengan cara yang sama. Bunsen mengajukan teori ini pada tahun 1841.
Kelahiran geyser baru
Pada prinsipnya, di area di mana banyak geyser sudah ada, objek baru akan muncul. Apalagi mereka harus muncul karena beberapa dari mereka mati. Faktanya, kami tidak begitu memahami apa yang berkontribusi pada munculnya geyser baru. Ada saran bahwa mereka muncul sebagai akibat ledakan. Jika uap dan air menumpuk di bawah tanah, ledakan dapat terjadi, yang disebut ledakan hidrotermal. Ini terjadi di tempat-tempat seperti Yellowstone. Pentingnya ledakan adalah menciptakan lubang atau rongga, yang diperlukan geyser untuk mengumpulkan air dan uap.
Namun demikian, para ilmuwan berhasil membuat geyser di laboratorium tanpa membuat depresi yang besar. Selain itu, para ilmuwan telah menciptakan geyser di laboratorium selama lebih dari seratus tahun. Metodenya cukup sederhana: yang dibutuhkan untuk ini hanyalah panas dan air. Ilmuwan mengambil wadah berisi air, memanaskannya dari bawah - akhirnya air mendidih. Air mendidih bergerak melalui geyser dan terjadi letusan. Saat uap atau panas berakhir, letusan berhenti.
Alasan di balik mempelajari geyser di laboratorium adalah untuk memahami bagaimana variabel yang berbeda memengaruhi letusan. Ada banyak variabel yang perlu dipertimbangkan: seberapa besar jarak pemanasan, apa geometrinya, dan sebagainya. Ini memberikan wawasan tentang bagaimana panas dan massa diangkut dalam sistem panas. Dengan demikian, eksperimen laboratorium dapat digunakan untuk lebih memahami geyser alami.
Konsekuensi pemanasan global
Hanya ada beberapa tempat di Bumi di mana Anda dapat menemukan geyser. Ada Taman Nasional Yellowstone, di mana sekitar setengah dari semua geyser berada, Lembah Geyser di Kamchatka, Lembah Geyser El Tatio di Chili, beberapa di Selandia Baru, beberapa di Afrika, dan beberapa lagi di Islandia. Semuanya memiliki tiga karakteristik.
Lembah Geyser El Tatio, Chili / Foto: pixabay.com
Yang pertama adalah aktivitas vulkanik baru-baru ini. Ini penting karena geyser membutuhkan kehangatan. Jika tidak ada kehangatan yang diberikan oleh gunung berapi muda, akan sulit bagi geyser untuk muncul. Kedua, sebagian besar zona ini baru-baru ini tertutup gletser. Mereka bisa berkontribusi pada penciptaan jenis bahan yang tepat yang dibutuhkan untuk memberi daya pada geyser. Air juga dibutuhkan - ini adalah fitur ketiga. Sebagian besar tempat yang disebutkan memiliki akses ke volume air yang besar, kecuali Chili, tempat geyser ditemukan di Gurun Atacama. Di sana air, kemungkinan besar, berasal dari akuifer bawah tanah yang dalam (akuifer) dan menciptakan geyser.
Akibatnya, gagasan bahwa pemanasan global dapat mempengaruhi geyser pasti terdengar aneh. Tetapi ini tidak terjadi karena dua alasan. Yang pertama mengacu pada fakta bahwa geyser membutuhkan air, ketidakhadirannya akan memengaruhi mereka. Yang kedua adalah fakta bahwa hanya ada sedikit geyser yang menunjukkan bahwa mereka responsif terhadap lingkungannya. Dalam kondisi yang lebih dingin, butuh waktu lebih lama untuk memanaskan geyser. Hal ini membuat geyser dingin menjadi objek penelitian yang menarik.
Sebuah cekungan geyser biasanya memiliki reservoir air di permukaannya. Geyser meletus melalui cekungan ini, yang sangat sensitif terhadap perubahan suhu udara. Di Taman Yellowstone, terdapat Daisy Geyser, yang meletus lebih jarang di musim dingin daripada di musim panas. Kolam ini juga peka terhadap angin: jika angin kencang bertiup, kolam menjadi dingin dan membutuhkan waktu lebih lama untuk meletus. Dengan demikian, dapat diasumsikan bahwa semakin hangat Bumi, semakin sering letusan terjadi.
Penelitian di Chili
Penelitian geyser dilakukan di seluruh dunia, tetapi banyak pertanyaan serius memerlukan pengukuran di dalam geyser. Di taman nasional AS, ilmuwan tidak diizinkan untuk melakukan penelitian di dalam atau bahkan di dekat geyser: selalu ada kemungkinan merusak atau memengaruhi geyser, dan tujuan taman nasional adalah untuk melindungi dan melestarikan lingkungan sehingga semua orang dapat menikmatinya.
Hampir semua geyser adalah taman nasional, jadi para ilmuwan telah membuat kesepakatan dengan komunitas lokal untuk mempelajari geyser di Chili. Mereka diizinkan untuk melakukan pengukuran non-penghancuran geyser selama tidak membahayakan geyser. Kesepakatan ini memungkinkan para peneliti untuk mengukur suhu dan tekanan di dalam geyser, serta mengambil sampel dan memantau cairan secara lebih rinci daripada di tempat lain.
Chili memiliki beberapa geyser yang sangat menarik. Geyser El Jefe, yang disebut "Bos" dalam bahasa Spanyol, sangat indah: ukurannya sangat kecil, dan letusannya mencapai ketinggian beberapa meter, sedikit lebih dari ketinggian manusia. Karena ukurannya yang kecil, mudah dipelajari. Selain itu, ini adalah salah satu geyser paling umum di dunia. Ini meletus setiap 140 detik, plus atau minus 1 detik. Baginya tidak peduli berapa suhu udara, +20 atau -10 ° C, tidak masalah jika angin bertiup. Karena keteraturannya, kita bisa bereksperimen di atasnya. Kita bisa melakukan pengukuran dari dalam atau menambahkan air dingin untuk mempelajari berapa lama waktu yang dibutuhkannya untuk pulih. Ini semua menjadikannya contoh sempurna dari sebuah sistem yang dapat kita gunakan sebagai model untuk memahami proses dasar.
Penemuan terbaru
Ada beberapa penemuan yang sangat mengejutkan. Satu hal yang mengidentifikasi dan menegaskan bahwa ada takik besar di dekat geyser, terkadang disebut "jebakan gelembung", yang merupakan demonstrasi yang sangat jelas dari prinsip ini: Anda dapat melihat gelembung naik dalam air mendidih, mereka terjebak di takik ini, dan bagaimana hanya beberapa di dalamnya menjadi cukup, letusan dimulai. Perangkap ini biasanya dikenali dari suara gelembung. Suara bergerak melalui tanah dan dapat direkam dengan seismometer. Selain itu, kamera video ditempatkan di dalam geyser, dan kemunculan gelembung terekam dalam video. Pertanyaannya sekarang adalah apakah perilaku ini khas untuk semua geyser atau hanya yang dipelajari dengan baik.
Pentingnya pengamatan lain adalah bahwa kita sekarang dapat mengukur kecepatan pergerakan air di dalam geyser. Berdasarkan hal ini, kita dapat mengatakan bahwa mereka kemungkinan besar meletus dengan kecepatan suara. Dan kami benar-benar dapat mengukur dan menguji hipotesis ini. Sekarang penting untuk memahami apakah penemuan ini bersifat universal atau spesifik untuk geyser tertentu yang dipelajari. Dan ini membawa kita pada banyak pertanyaan terbuka yang masih belum terjawab.
Taman Nasional Yellowstone / Foto: unsplash.com
Pertanyaan-pertanyaan terbuka
Ada beberapa pertanyaan dasar yang belum terjawab. Mengapa geyser ada? Mengapa tidak menjadi sumber air panas saja? Apakah letusan dimulai dari puncak geyser atau ada sesuatu yang penting terjadi pada kedalaman yang luar biasa? Adakah sesuatu yang istimewa di bawah permukaan bumi yang mengarah pada pembentukan geyser? Letusan kecil biasanya terjadi sebelum letusan utama. Kami ingin memahami apakah letusan ini adalah persiapan untuk letusan utama atau hanya letusan yang lebih lemah. Kami juga ingin mengetahui berapa banyak geyser massa dan energi yang berpindah ke permukaan, bagaimana dan mengapa mereka meledak di bawah pengaruh pengaruh luar.
Apa maksud semua ini? Ada pasang surut di Bumi, mereka merusak bumi, dan ini dapat menyebabkan letusan. Perubahan alam dapat memengaruhi letusan, dan gempa bumi baru-baru ini juga dapat berdampak. Oleh karena itu, kami ingin tahu bagaimana sebenarnya semua ini memengaruhi geyser dan fungsinya. Kami juga ingin tahu seberapa cepat bahan itu meledak. Dalam model kami untuk menjelajahi gunung berapi, kami berasumsi bahwa ini terjadi dengan kecepatan suara, tetapi di geyser kami dapat menguji model ini. Mengingat banyaknya informasi yang telah dikumpulkan dari pengukuran baru-baru ini, ada kemungkinan besar bahwa banyak dari pertanyaan-pertanyaan ini akan terjawab.
Michael Manga
