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Secretos del 'sándwich misterioso' debajo de Yellowstone revelados en un nuevo mapa

Un géiser entra en erupción en el Parque Nacional de Yellowstone. Recibe agua hirviendo a través de una red de vías subterráneas de fluidos calentadas por el magma.Crédito de la imagen: Shutterstock

El "sistema de plomería" subterráneo de agua sobrecalentada que alimenta los géiseres del Parque Nacional de Yellowstone y otras características hidrológicas ha sido mapeado con asombroso detalle, y los hallazgos podrían llenar un importante vacío de conocimiento que los expertos han descrito como un "sándwich misterioso".

Yellowstone es el hogar del sistema hidrotermal más grande del mundo, que contiene alrededor de 10 000 características hidrotermales, incluidos géiseres, aguas termales, ollas de barro y respiraderos de vapor según el Servicio de Parques Nacionales. Estas características superficiales son alimentadas por una red de vías de agua subterránea que se sobrecalientan por el magma subterráneo, lo que hace que el agua suba a la superficie. Sin embargo, los investigadores saben muy poco sobre esta red subterránea o sistema de plomería.

"Nuestro conocimiento de Yellowstone ha tenido durante mucho tiempo una brecha en el subsuelo", coautor del estudio W. Steve Holbrook, jefe del Departamento de Geociencias de la Universidad Tecnológica de Virginia, dicho en un comunicado. "Es como un 'sándwich misterioso': sabemos mucho sobre las características de la superficie a partir de la observación directa y una buena cantidad sobre el sistema magmático y tectónico varios kilómetros por debajo del trabajo geofísico, pero realmente no sabemos qué hay en elmedio."

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En el nuevo estudio, los investigadores conectaron un electroimán gigante, conocido como SkyTEM, a un helicóptero y luego volaron de un lado a otro cientos de veces sobre Yellowstone para escanear el suelo debajo. El imán consiste en un imán de 82 pies de ancho 25 metros bucle de alambre cargado que genera un fuerte campo electromagnético Debido a que diferentes tipos de material, como roca o agua, responden de manera diferente al campo magnético, los investigadores pudieron crear mapas subterráneos de grandes secciones de la red hidrotermal subterránea por primera vez..

Los investigadores vuelan el imán SkyTEM sobre el Parque Nacional de Yellowstone.Crédito de la imagen: SkyTEM

Mapeo de rutas hidrotermales

El método de estudio utilizado por el equipo, llamado electromagnetismo transitorio TEM, consiste en inducir una corriente eléctrica a través del suelo encendiendo y apagando el electroimán en el aire. Un electroimán produce un campo electromagnético cuando una corriente eléctrica pasa a través de unbucle de alambre enrollado, como el imán SkyTEM. Cuando la corriente eléctrica deja de correr a través del cable, la carga eléctrica salta del campo electromagnético al suelo. La carga eléctrica se disipa a través del suelo, lo que provoca fluctuaciones en el campo electromagnético que pueden sermedido por los investigadores de arriba.

Las vías de agua subterránea se muestran claramente en los mapas resultantes porque el agua es mucho mejor conductora deelectricidad que la roca, dijo a Rhythm89 en un correo electrónico la autora principal Carol Finn, investigadora del Servicio Geológico de EE. UU. Por lo tanto, una corriente eléctrica inducida en el agua se disipa más rápidamente que la corriente en la roca.porque tienen un poco diferentemagnético propiedades, dijo Finn. Esto permitió al equipo ver cómo interactúan el magma y el agua para crear características geológicas impresionantes en la superficie.

Un ejemplo de uno de los mapas creados con el imán SkyTEM. Las áreas azul y verde son vías de fluidos subterráneos ubicadas debajo de las características hidrotermales de la superficie. El amarillo y el naranja son rocas y el rojo oscuro es magma.Crédito de la imagen: W. Steven Holbrook

Este método permitió a los investigadores crear mapas de alta resolución a una profundidad de entre 492 y 2296 pies 150 a 700 m y mapas de baja resolución a un máximo de 1,5 millas 2,5 kilómetros, dijo Finn. Sin embargo, elLos investigadores creen que el sistema hidrotermal puede extenderse hasta 3,1 millas 5 km por debajo de la superficie, lo que significa que han mapeado solo la mitad superior del sistema de plomería de Yellowstone.

En total, el equipo cubrió alrededor de 2500 millas durante sus vuelos de investigación. Sin embargo, la técnica fue lo suficientemente sensible como para detectar solo las vías de fluido más grandes. "Es como obtener imágenes de las líneas de suministro y distribución de agua de una ciudad, pero no las líneas individuales que alimentanuna casa determinada o la diferencia en las tuberías entre la cocina y el baño", dijo Finn.

Los científicos ya saben mucho sobre las características hidrotermales de la superficie en Yellowstone, gracias a décadas de observaciones detalladas y muestras químicas. Los investigadores también tienen una buena idea de placas tectónicas y líneas de falla más profundas porque los frecuentes terremotos del parque brindan muchas oportunidades para estudiar esto. Por ejemplo, en julio de 2021, un enjambre de más de 1,000 terremotos sacudió Yellowstone, Rhythm89 informado anteriormente. Sin embargo, los investigadores han estado "perdiendo los vínculos precisos entre el agua profunda calentada por el magma y las variadas características de la superficie", dijo Finn.

Con los nuevos mapas, los investigadores ahora pueden ver cómo las vías del agua interactúan con el magma para proporcionar el agua sobrecalentada que crea los géiseres y las fuentes termales arriba. Como resultado, el equipo ahora tiene una mejor idea del funcionamiento interno de ciertos famososcaracterísticas, incluido el géiser Old Faithful y el Grand Prismatic Spring, dijo Finn. Los mapas también muestran que las características individuales de la superficie se pueden conectar a otras características separadas por hasta 6 millas 9,7 km, según el comunicado.

El Gran Manantial Prismático es una de las muchas características superficiales hidrotermales en Yellowstone suministradas por la red de vías subterráneas de fluidos.Crédito de la imagen: Shutterstock

Sin embargo, los mapas también mostraron que los géiseres y las fuentes termales, que pueden variar mucho en tamaño, forma, color, composición química y volatilidad, fueron alimentados por caminos subterráneos notablemente similares".las fallas que canalizan el agua caliente y las rutas de flujo son similares en Yellowstone, independientemente de la química de los manantiales locales", dijo Finn.

Este hallazgo sugiere que la mezcla química o las diferencias geológicas más cercanas a la superficie son responsables de la diversa gama de características de la superficie que se ven en el parque.

Los investigadores dijeron que la gran cantidad de datos cartográficos que recolectaron podría revelar mucho más sobre el parque.

"El conjunto de datos es tan grande que solo hemos arañado la superficie con este primer artículo", dijo Holbrook en el comunicado. "Espero continuar trabajando en estos datos y ver qué se les ocurre a otros también. Va a ser un conjunto de datos que seguirá dando".

Y muchas disciplinas científicas deberían beneficiarse. Por ejemplo, los microbiólogos pueden investigar si las características del subsuelo influyen en la biodiversidad de las formas de vida microbianas que viven en géiseres y fuentes termales. Los geólogos podrán mapear la distribución del magma para comprender mejor el pasadovolcánico erupciones, y los hidrólogos podrán aprender acerca de las diferencias entre cómo fluye el agua fría y caliente bajo tierra. Los investigadores también pueden estudiar cómo los sedimentos de arcilla bloquean las vías hidrotermales que podrían provocar acumulaciones de presión y explosiones, que son un problema de seguridad en el parque, dijo Finn.

En el futuro, los datos electromagnéticos de detección más profunda podrían ayudar a revelar el resto de la red hidrotermal y proporcionar a los investigadores una "visión completa del sistema", dijo Finn.

El estudio fue publicado en línea el 23 de marzo en la revistaNaturaleza.

Publicado originalmente en Rhythm89.

Harry Baker

Harry es escritor del personal de Rhythm89 en el Reino Unido. Estudió Biología Marina en la Universidad de Exeter campus de Penryn y después de graduarse comenzó su propio sitio de blog "Marine Madness", que continúa administrando con otros entusiastas del océano.También está interesado en la evolución, el cambio climático, los robots, la exploración espacial, la conservación del medio ambiente y cualquier cosa que haya sido fosilizada. Cuando no está en el trabajo, se le puede encontrar viendo películas de ciencia ficción, jugando juegos antiguos de Pokémon o corriendo probablemente más lento de lo que le gustaría..