Lorsque le Steamboat Geyser du parc national de Yellowstone, qui tire de l'eau plus haut que n'importe quel geyser actif au monde, s'est réveillé en 2018 après trois ans et demi de dormance, certains ont spéculé qu'il s'agissait d'un signe avant-coureur de possibles éruptions volcaniques explosives dans le bassin de geyser environnant. Ces explosions dites hydrothermales peuvent projeter de la boue, du sable et des roches dans l'air et libèrent de la vapeur chaude, mettre des vies en danger; une telle explosion sur White Island en Nouvelle-Zélande en décembre 2019 a fait 22 morts.

Une nouvelle étude de géoscientifiques qui étudient les geysers jette de l'eau froide sur cette idée, trouver peu d'indices de mouvement de magma souterrain qui serait une condition préalable à une éruption. Les geysers se trouvent juste à l'extérieur de la caldeira volcanique la plus grande et la plus dynamique du pays, mais aucune éruption majeure ne s'est produite au cours des 70 dernières, 000 ans.

"Les explosions hydrothermales - essentiellement de l'eau chaude qui explose parce qu'elle entre en contact avec de la roche chaude - sont l'un des plus grands dangers de Yellowstone, " a déclaré Michael Manga, professeur de sciences de la terre et des planètes à l'Université de Californie, Berkeley, et l'auteur principal de l'étude. "La raison pour laquelle ils sont problématiques est qu'ils sont très difficiles à prédire; il n'est pas clair s'il existe des précurseurs qui vous permettraient de donner un avertissement."

Lui et son équipe ont découvert que, tandis que le sol autour du geyser s'est élevé et que la sismicité a quelque peu augmenté avant que le geyser ne se réactive et que la zone rayonne actuellement un peu plus de chaleur dans l'atmosphère, aucun autre geyser dormant dans le bassin n'a redémarré, et la température des eaux souterraines propulsant les éruptions du Steamboat n'a pas augmenté. Aussi, aucune séquence d'éruptions Steamboat autre que celle qui a commencé en 2018 ne s'est produite après des périodes de forte activité sismique.

"Nous ne trouvons aucune preuve qu'il y ait une grande éruption à venir. Je pense que c'est un point important à retenir, " il a dit.

L'étude sera publiée cette semaine dans Actes de l'Académie nationale des sciences .

Manga, qui a étudié les geysers du monde entier et en a créé dans son propre laboratoire, avec ses collègues pour répondre à trois questions principales sur Steamboat Geyser :Pourquoi s'est-il réveillé ? Pourquoi sa période est-elle si variable, allant de 3 à 17 jours ? et pourquoi jaillit-il si haut ?

L'équipe a trouvé des réponses à deux de ces questions. En comparant les hauteurs de colonnes de 11 geysers différents aux États-Unis, Russie, l'Islande et le Chili avec la profondeur estimée du réservoir d'eau d'où proviennent leurs éruptions, ils ont constaté que plus le réservoir est profond, plus le jet d'éruption est élevé. Geyser à vapeur, avec un réservoir à environ 25 mètres (82 pieds) sous terre, a la plus haute colonne—jusqu'à 115 mètres, ou 377 pieds - alors que deux geysers que Manga a mesurés au Chili étaient parmi les plus bas - des éruptions à environ un mètre (3 pieds) de haut à partir de réservoirs situés à 2 et 5 mètres sous terre.

"Ce que vous faites vraiment, c'est que vous remplissez un conteneur, il atteint un point critique, vous le videz puis vous manquez de liquide qui peut éclater jusqu'à ce qu'il se remplisse à nouveau, " dit-il. " Plus tu t'enfonces, plus la pression est élevée. Plus la pression est élevée, plus la température d'ébullition est élevée. Et plus l'eau est chaude, plus il a d'énergie et plus le geyser est haut."

Pour explorer les raisons de la variabilité de Steamboat Geyser, l'équipe a rassemblé des enregistrements liés à 109 éruptions remontant à sa réactivation en 2018. Les enregistrements comprenaient des données météorologiques et de débit de cours d'eau, lectures de sismomètre et de déformation du sol, et des observations par des passionnés de geyser. Ils ont également examiné les précédentes périodes actives et dormantes de Steamboat et de neuf autres geysers de Yellowstone, et les données d'émission thermique à la surface du sol du Norris Geyser Basin.

Ils ont conclu que les variations des précipitations et de la fonte des neiges étaient probablement responsables d'une partie de la période variable, et éventuellement pour la période variable d'autres geysers également. Au printemps et au début de l'été, avec la fonte des neiges et la pluie, la pression de l'eau souterraine pousse plus d'eau dans le réservoir souterrain, fournir plus d'eau chaude pour éclater plus fréquemment. Pendant l'hiver, avec moins d'eau, une pression plus faible de la nappe phréatique remplit le réservoir plus lentement, conduisant à des périodes plus longues entre les éruptions. Parce que l'eau poussée dans le réservoir provient d'endroits encore plus profonds que le réservoir, l'eau a des décennies ou des siècles avant de remonter à la surface, il a dit.

En octobre, Les membres de l'équipe de Manga ont démontré l'impact extrême que les pénuries d'eau et la sécheresse peuvent avoir sur les geysers. Ils ont montré que l'emblématique Old Faithful Geyser de Yellowstone avait complètement cessé d'entrer en éruption pendant environ 100 ans aux 13e et 14e siècles, basé sur la datation au radiocarbone de pins tordus minéralisés qui poussaient autour du geyser pendant sa dormance. Normalement, l'eau est trop alcaline et la température trop élevée pour que les arbres poussent près des geysers actifs. La période de dormance a coïncidé avec une longue période chaude, période de sécheresse dans l'ouest des États-Unis appelée anomalie climatique médiévale, qui peut avoir causé la disparition de plusieurs civilisations amérindiennes en Occident.

"Le changement climatique va affecter les geysers à l'avenir, ", a déclaré Manga.

Manga et son équipe n'ont pas pu déterminer pourquoi Steamboat Geyser a redémarré le 15 mars, 2018, après trois ans et 193 jours d'inactivité, bien que le geyser soit connu pour être beaucoup plus variable que Old Faithful, qui se déclenche généralement toutes les 90 minutes environ. Ils n'ont pu trouver aucune preuve définitive que le nouveau magma s'élevant sous le geyser ait causé sa réactivation.

La réactivation peut être liée à des modifications de la plomberie interne, il a dit. Les geysers semblent nécessiter trois ingrédients :de la chaleur, eau et roches faites de silice—dioxyde de silicium. Parce que l'eau chaude des geysers se dissout et redépose continuellement de la silice, à chaque fois que Steamboat Geyser entre en éruption, il rapporte environ 200 kilogrammes, ou 440 livres de silice dissoute. Une partie de cette silice se dépose sous terre et peut modifier le système de plomberie sous le geyser. De tels changements pourraient temporairement arrêter ou réactiver les éruptions si le tuyau est détourné, il a dit.

Manga a expérimenté des geysers dans son laboratoire pour comprendre pourquoi ils éclatent périodiquement, et au moins en labo, il semble être causé par des boucles ou des chambres latérales dans le tuyau qui piègent des bulles de vapeur qui s'écoulent lentement, chauffer la colonne d'eau au-dessus jusqu'à ce que toute l'eau puisse bouillir de haut en bas, explosant dans une colonne d'eau et de vapeur.

Des études sur les éruptions d'eau des geysers pourraient donner un aperçu des éruptions de roches chaudes des volcans, il a dit.

"Ce que nous avons posé, ce sont des questions très simples et c'est un peu gênant de ne pas pouvoir y répondre, parce que cela signifie qu'il y a des processus fondamentaux sur Terre que nous ne comprenons pas très bien, " a déclaré Manga. " L'une des raisons pour lesquelles nous soutenons que nous devons étudier les geysers est que si nous ne pouvons pas comprendre et expliquer comment un geyser éclate, notre espoir de faire la même chose pour le magma est beaucoup plus faible."