การศึกษาใหม่ของอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตนฉายแสงใหม่เกี่ยวกับรายละเอียดที่ซ่อนเร้นของสถานที่สำคัญ

ไกเซอร์และฟูมาโรลของอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตนเป็นหนึ่งในลักษณะทางธรณีวิทยาที่โดดเด่นและเป็นที่นิยมมากที่สุดในโลกของเรา ในแต่ละปี นักท่องเที่ยวหลายล้านคนเดินทางมายังสวนสาธารณะเพื่อตื่นตาตื่นใจกับการปะทุสูงตระหง่านของ Old Faithful หม้อต้มโคลนฟองเดือดจาก Artists Paint Pots น้ำใสดุจคริสตัลและสีรุ้งของ Grand Prismatic Spring และลานหินทราเวอร์ทีนที่เรียงซ้อนกันของ Mammoth Hot สปริงส์

คนที่เคยไปเที่ยวสวนอาจเคยถามตัวเองว่า “น้ำร้อนมาจากไหน?”

 การศึกษาที่ตีพิมพ์ในสัปดาห์นี้ในวารสารNatureซึ่งร่วมเขียนโดย W. Steven Holbrook จาก Virginia Tech และเพื่อนร่วมงานจาก US Geological Survey และ Aarhus University ในเดนมาร์ก ได้ให้ภาพใต้ผิวดินที่น่าทึ่งซึ่งเริ่มตอบคำถามดังกล่าวทีมวิจัยใช้ข้อมูลธรณีฟิสิกส์ที่รวบรวมจากเฮลิคอปเตอร์เพื่อสร้างภาพระบบ “ท่อประปา” ใต้ดินของเยลโลว์สโตน วิธีการตรวจจับคุณสมบัติที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าและแม่เหล็กที่ผิดปกติซึ่งบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของความร้อนใต้ผิวน้ำ Holbrook ศาสตราจารย์ด้านธรณีฟิสิกส์และหัวหน้า ภาควิชาธรณีศาสตร์ของวิทยาลัยวิทยาศาสตร์เวอร์จิเนียเทคกล่าวว่า “การรวมกันของการนำไฟฟ้าสูงและการดึงดูดแม่เหล็กต่ำเป็นเหมือนรอยนิ้วมือของกิจกรรมไฮโดรเทอร์มอลที่แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนในข้อมูล” “วิธีการนี้โดยพื้นฐานแล้วเป็นเครื่องตรวจจับวิถีไฮโดรเทอร์มอล” ภาพจากการศึกษาแสดงให้เห็นว่าธรณีวิทยาของอุทยานมีส่วนกำหนดรูปร่างของน้ำพุร้อนอย่างลึกซึ้ง ของเหลวจากความร้อนใต้พิภพร้อนลอยขึ้นเกือบในแนวดิ่ง จากความลึกกว่า 1 กม. (หรือ 0.62 ไมล์) เพื่อมาถึงทุ่งไฮโดรเทอร์มอลที่สำคัญของอุทยาน ระหว่างทาง น้ำเหล่านี้ผสมกับน้ำใต้ดินที่ตื้นกว่าซึ่งไหลอยู่ภายในและด้านล่างของลาวาภูเขาไฟของอุทยาน ซึ่งปรากฏให้เห็นในภาพด้วย รอยเลื่อนและการแตกหักนำทางการขึ้นของน้ำใต้พิภพ ในขณะที่ขอบเขตการไหลของลาวาจะควบคุมชั้นหินอุ้มน้ำชั้นตื้นโครงการนี้เติมเต็มช่องว่างความรู้ที่มีมาอย่างยาวนานเกี่ยวกับรากฐานของลักษณะพิเศษของความร้อนใต้พิภพที่มีเสน่ห์ดึงดูดใจของเยลโลว์สโตน เป็นที่ทราบกันดีมากมายเกี่ยวกับลักษณะความร้อนใต้ผิวน้ำของอุทยาน รวมถึงเคมีและอุณหภูมิของแอ่งโคลนและน้ำพุ ช่วงเวลาการปะทุของกีย์เซอร์ และแบคทีเรียที่ชอบความร้อนเฉพาะที่อาศัยอยู่ในและรอบๆ บริเวณดังกล่าว

ในทำนองเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์มีองค์ความรู้เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับ

แหล่งความร้อนที่อยู่ลึกลงไปและการเคลื่อนตัวของเปลือกโลกโดยการติดตามแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นที่นั่น แต่ไม่ค่อยมีใครรู้เกี่ยวกับลักษณะพื้นผิวของความร้อนใต้ผิวน้ำที่เชื่อมโยงถึงกันและกับแหล่งความร้อนและของเหลวที่อยู่ลึกลงไป Holbook กล่าวว่า “ความรู้ของเราเกี่ยวกับเยลโลว์สโตนมีช่องว่างใต้พื้นผิวมานานแล้ว “มันเหมือนกับ ‘แซนด์วิชลึกลับ’ — เรารู้มากเกี่ยวกับลักษณะพื้นผิวจากการสังเกตโดยตรง และจำนวนที่พอใช้เกี่ยวกับระบบแมกมาติกและเปลือกโลกที่อยู่ห่างจากงานธรณีฟิสิกส์ไปหลายกิโลเมตร แต่เราไม่รู้จริงๆ ว่าอะไรอยู่ตรงกลาง โครงการนี้ช่วยให้เราเติมเต็มช่องว่างเหล่านั้นได้เป็นครั้งแรก”

ในการรวบรวมข้อมูล ทีมงานใช้เครื่องมือเฉพาะที่เรียกว่า “SkyTEM” ซึ่งประกอบด้วยลวดขนาดใหญ่ที่ลากอยู่ใต้เฮลิคอปเตอร์ ขณะที่เฮลิคอปเตอร์บิน วงจรจะส่งสัญญาณแม่เหล็กไฟฟ้าซ้ำๆ ลงด้านล่าง ซึ่งกระตุ้นให้เกิดการตอบสนองจากวัตถุที่เป็นสื่อไฟฟ้าใต้ผิวดินการตอบสนองนั้นจะถูกบันทึกและวิเคราะห์ในภายหลังเพื่อสร้างส่วนตัดขวางโดยละเอียดตามเส้นทางบิน เทคนิคนี้มีประสิทธิภาพสูงในสภาพแวดล้อมต่างๆ เช่น เยลโลว์สโตน: ของเหลวจากความร้อนใต้ผิวน้ำจะเปลี่ยนหินที่พวกมันผ่าน เปลี่ยนหินให้กลายเป็นแร่ธาตุดินเหนียว ตัวอย่างเช่น หม้อโคลนผิวดิน ซึ่งมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าสูงขึ้นแต่ยับยั้งการดึงดูดแม่เหล็ก

เนื่องจากเฮลิคอปเตอร์สามารถเดินทางด้วยความเร็ว 40 ถึง 50 ไมล์ต่อชั่วโมงในขณะที่ลากอุปกรณ์ SkyTEM นักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องในการศึกษาจึงสามารถครอบคลุมพื้นที่ขนาดใหญ่ของอุทยานแห่งชาติที่แผ่กิ่งก้านสาขา 3,500 ตารางไมล์ Holbrook กล่าว“ลักษณะพิเศษอย่างหนึ่งของชุดข้อมูลนี้คือความครอบคลุมของระบบขนาดใหญ่นี้” ฮอลบรูคกล่าวเสริม “เราไม่เพียงแต่มองลึกลงไปใต้ลักษณะพิเศษของไฮโดรเทอร์มอลเท่านั้น แต่ยังสามารถดูได้ว่าลักษณะที่อยู่ติดกันอาจเชื่อมต่อกันอย่างไรในพื้นผิวใต้ผิวดินในระยะทางไกลๆ ที่ไม่เคยเป็นไปได้มาก่อน”

หนึ่งในความลึกลับที่กล่าวถึงโดยผลงานชิ้นใหม่นี้ก็คือว่าบริเวณน้ำพุร้อนที่แตกต่างกันในอุทยานแสดงแหล่งที่มาของของเหลวลึกและทางเดินที่ตัดกันหรือไม่ ทีมงานพบความคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่งในโครงสร้างที่อยู่ลึกลงไปใต้พื้นที่ต่างๆ เช่น Norris Geyser Basin และ Lower Geyser Basin ซึ่งบ่งชี้ว่าความแตกต่างทางเคมีและอุณหภูมิของพื้นที่เหล่านั้นไม่ได้เกิดจากกระบวนการที่อยู่ลึกลงไป ในทางกลับกัน ระดับที่ผันแปรของการผสมกับน้ำใต้ดินตื้นน่าจะสร้างลักษณะของน้ำพุร้อนที่หลากหลายในสวนสาธารณะโดยรวมแล้ว โครงการสร้างเส้นทางเฮลิคอปเตอร์เป็นระยะทางมากกว่า 2,500 ไมล์ ซึ่งเป็นข้อมูลจำนวนมหาศาล ตามข้อมูลของ Holbrook เมื่อเผยแพร่ผลการศึกษาเมื่อเดือนที่แล้ว ทีมวิจัยได้เผยแพร่ข้อมูลเพื่อให้ผู้อื่นสามารถทำการวิจัยเพิ่มเติมได้“ชุดข้อมูลมีขนาดใหญ่มากจนเราเพียงแค่ขีดข่วนพื้นผิวด้วยกระดาษแผ่นแรกนี้” ฮอลบรูคกล่าวเสริม “ฉันตั้งตารอที่จะทำงานกับข้อมูลนี้ต่อไปและดูว่าคนอื่นคิดอย่างไรเช่นกัน มันจะเป็นชุดข้อมูลที่ให้ต่อไป” ก่อนจะมาที่เวอร์จิเนียเทคในปี 2560 ฮอลบรูคเคยเป็นส่วนหนึ่งของภาควิชาธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยไวโอมิงในลารามี รัฐไวโอมิง นอกจากนี้เขายังร่วมกำกับศูนย์อุทกวิทยาสิ่งแวดล้อมและธรณีฟิสิกส์ไวโอมิง เขากล่าวว่า “ผมได้ไปทัศนศึกษาหลายครั้งเพื่อรวบรวมข้อมูลธรณีฟิสิกส์ภาคพื้นดินในเยลโลว์สโตน ข้อมูลทางอากาศครอบคลุมภาคพื้นดินมากขึ้นอย่างรวดเร็วกว่าที่เราสามารถทำได้โดยใช้อุปกรณ์เดินป่าในเขตทุรกันดาร”

Carol Finn จาก US Geological Survey และหัวหน้าผู้เขียนงานวิจัยกล่าวว่า “ในขณะที่ข้อมูลในอากาศยังถูกรวบรวมอยู่ เราเห็นภาพแรกเหนือ Old Faithful และรู้ทันทีว่าการทดลองของเราได้ผล ซึ่งเป็นครั้งแรกที่เราทำได้ นึกภาพเส้นทางของของไหลที่มีการคาดเดากันมานานแล้ว” เธอกล่าวเสริมว่า “งานของเราได้จุดประกายความสนใจอย่างมากในหลากหลายสาขาวิชา รวมถึงนักชีววิทยาที่ต้องการเชื่อมโยงพื้นที่ของน้ำใต้ดินและก๊าซที่ผสมกันกับภูมิภาคที่มีความหลากหลายทางจุลชีววิทยามาก นักธรณีวิทยาที่ต้องการประมาณปริมาณการไหลของลาวา และนักอุทกวิทยาที่สนใจในการสร้างแบบจำลองเส้นทางการไหล ของน้ำใต้ดินและของไหลความร้อน ด้วยกระดาษเป็นแนวทางและการเผยแพร่ข้อมูลและแบบจำลอง เราจะเปิดใช้งานการวิจัยในชุมชนวิทยาศาสตร์ที่หลากหลายเหล่านี้”

ความลึกลับอย่างหนึ่งที่ฮอลบรูคสนใจที่จะติดตามต่อไปคือหลักฐานของการเชื่อมต่อที่ห่างไกลระหว่างพื้นที่ใต้พิภพใต้พิภพ ข้อมูล SkyTEM แสดงหลักฐานของการเชื่อมโยงใต้ผิวดินระหว่างระบบไฮโดรเทอร์มอลที่อยู่ห่างกันถึง 6 ไมล์ Holbrook กล่าวว่า “นั่นอาจมีผลต่อวิวัฒนาการร่วมกันของแบคทีเรียที่ชอบความร้อนและ Archaea “ความคิดที่ว่าข้อมูลธรณีฟิสิกส์ในอากาศสามารถให้แสงสว่างบางอย่างเกี่ยวกับชีวิตของสิ่งมีชีวิตขนาดจิ๋วที่อาศัยอยู่รอบๆ น้ำพุร้อนได้ เป็นแนวคิดที่น่าสนใจ”

เอกสารอ้างอิง: Finn, CA, PA Bedrosian, WS Holbrook, E. Auken, BR Bloss และ J. Crosbie, 2021, การถ่ายภาพธรณีฟิสิกส์ของระบบประปาพลังความร้อนของเยลโลว์สโตน, ธรรมชาติ

credit : sellwatchshop.com kaginsamericana.com NeworleansCocktailBlog.com coachfactoryoutletswebsite.com lmc2web.com thegillssell.com jumpsuitsandteleporters.com WagnerBlog.com moshiachblog.com