在沉寂了幾十年之後，世界上最高的蒸汽船間歇泉（Steamboat Geyser）於2018年在美國黃石國家公園再次噴發，引發了一些有趣的科學問題。為什麼這麼高？為什麼現在又爆發了？在它再次沉寂之前我們能了解到什麼呢?

圖片來自於University of Utah

幾十年來，猶他大學一直在研究黃石國家公園的地質和地震學及其獨特特徵，因此，美國的科學家們準備抓住這個機會，對蒸汽船間歇泉的工作原理進行前所未有的研究。他們的發現提供了一個間歇泉深度的圖片，並重新定義了長期假定的間歇泉和附近的泉水之間的關係。研究結果發表在《地球物理研究雜誌——固體地球》上。

“我們科學家真的不知道是什麼控制著間歇泉定期噴發，比如’老忠實噴泉’，還是不定期噴發，比如’蒸汽船噴泉’。”地質與地球物理學系副教授Fan-Chi Lin說。“地下管道結構可能控制著間歇泉的噴發特徵。這是我們第一次能夠成像到325英尺(100米)深的間歇泉的管道結構。”

猶他大學地震儀站的研究助理教授傑米·法雷爾(Jamie Farrell)說:“觀察蒸汽船間歇泉的大規模噴發是相當令人驚訝的。”“我記得最清楚的就是那聲音。你能感覺到它的隆隆聲，聽起來像噴氣式發動機。雖然早就知道蒸汽船噴泉是世界上最高的活躍間歇泉，但看到它的大噴發還是讓人大吃一驚。”

與老忠實噴泉不同，蒸汽船間歇泉絕對不忠誠。在有記錄的歷史上，它只經歷過三個持續的活動時期——一個在20世紀60年代，一個在20世紀80年代，還有一個始於2018年並持續至今。但目前這一階段的間歇泉活動已經比前兩個階段爆發得更多。

蒸汽船間歇泉附近有一個叫做蓄水池泉的池塘。由於蒸汽船間歇泉噴發時水箱泉會排水，人們認為這兩種特徵是直接聯繫在一起的。

幾年來，美國科學家一直在用小型便攜式地震儀研究黃石國家公園的特徵，包括“老忠實噴泉”。這些足球大小的儀器可按幾十個部署在任何地方，每次部署研究人員需要最多一個月的時間來獲取地下發生的情況。每一次輕微的地面移動，甚至是黃石公園木板路上人群的周期性湧動，都能被感知和記錄下來。

就像醫生可以使用多重x射線來對人體內部進行CT掃描一樣，地震學家也可以使用多個地震檢波器來記錄多個地震事件(在這種情況下，間歇泉過熱水柱內的氣泡)來建立一種地下圖像。

在2018年和2019年的夏天，法雷爾和同事與國家公園管理局合作，在蒸汽船間歇泉周圍排列了50個便攜式地震儀。2019年的部署記錄了7次大型噴發，每次噴發間隔為3至8天，提供了豐富的數據。

結果表明，組成蒸汽船間歇泉的地下通道和裂縫向下延伸至少450英尺(140米)，比老忠實噴泉的260英尺(80米)深得多。

然而，研究結果並沒有顯示蒸汽船間歇泉和貯水池泉水之間存在直接聯繫。

研究人員表示，這一發現排除了這兩種特徵至少在上層140米與開放管道之類的東西有關的假設。但這並不是說這兩種特徵是完全獨立的，蒸汽船噴發時，水池的排水錶明它們仍然以某種方式相連，可能是通過岩石中的小裂縫或小孔，而研究人員記錄的地震信號無法檢測到這些。了解蒸汽船和蓄水池之間的確切關係將有助於我們模擬蓄水池可能如何影響蒸汽船噴發週期，這項研究只是了解蒸汽船間歇泉如何工作的開始。

譯/前瞻經濟學人APP資訊組

參考資料：

https://phys.org/news/2021-03-scientists-plumb-depths-world-tallest.html

https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JB021128