Johdanto
hydrotermiset prosessit koskevat kuuman veden maanalaisia liikkeitä. (”Thermos ”tarkoittaa lämpöä ja” hydros ” vettä.) Lämpö saadaan yleensä Maan vaipasta nousevasta magmasta, ja vesi tulee sadevedestä, joka perkoloituu maan pinnalta alas. Merivesi voi myös joutua kosketuksiin vaipasta jatkuvasti kohoavan magman kanssa muodostaen uutta valtamerten kuorta valtamerten keskiselänteitä pitkin. Kahta metallia, kalsiumia ja magnesiumia, kuljetetaan suuria määriä vesitermisillä prosesseilla merenpohjassa, ja ne ovat tärkeitä valtameren ja siten ilmakehän hiilidioksiditasapainon kannalta.
historiallinen tausta ja tieteellinen perusta
joitakin hydrotermisien prosessien ilmentymiä ovat geysirit, fumarolit ja kuumat lähteet. Niitä tavataan yleensä alueilla, joilla on viime aikoina ollut vulkaanista toimintaa. Tällaisissa paikoissa pintavesi saattaa työntyä kallioiden läpi korkealämpöisille alueille lähelle maanpinnan alapuolella olevaa magmasäiliötä. Tämän jälkeen vesi kuumenee, jolloin se on vähemmän tiheää, ja nousee halkeamien ja halkeamien kautta takaisin pintaan. Geysirit kuten vanha uskollinen Geysir Yellowstonen kansallispuistossa Wyomingissa purkautuvat, kun suuri määrä kuumaa vettä täyttää maanalaisen onkalon, josta osa muuttuu höyryksi, joka pakenee voimakkaalla suihkulla pois maasta.
Fumarolit päästävät höyryn ja muiden kaasujen seoksia. Rikkivety, joka on yksi fumaroleista normaalisti vapautuvista kaasuista, hapettuu pinnalla rikkihapoksi ja syntyväksi rikiksi. Nämä kemikaalit selittävät monien lämpöalueiden kirkkaanväriset kivet.
kuumat lähteet ovat pohjaveden luonnollisia päästöjä, joiden lämpötila on kohonnut. Niitä esiintyy lämpöalueilla, joissa maan pinta leikkaa pohjaveden (veden kyllästämän kiven ylimmän tason). Kuuman lähteen lämpötila ja purkautumisnopeus määräytyvät sen mukaan, millä nopeudella vesi kiertää lähteen toimittavien maanalaisten kanavien kautta, kuinka paljon lämpöä syötetään syvyydessä ja kuinka paljon lämmitettyä vettä laimennetaan viileällä pohjavedellä lähellä pintaa. Tuliperäisiltä alueilta löytyvien kuumien lähteiden veden lämpötila saattaa olla lähellä kiehumista.
laaja Hydroterminen aktiivisuus valtameren harjanteilla muodostaa kemiallisen yhteyden merenpohjan prosessien ja ilmakehän hiilidioksidin (CO2) välillä. Kylmät pohjavedet voivat tunkeutua useiden kilometrien syvyyksiin merenpohjan alapuolelle tuoreen Harjun-harjanteen basaltin halkeamien kautta. Kun tämä vesi on kuumentunut syvemmän kuuman basaltin avulla ja reagoi kemiallisesti sen kanssa yli 300°C: n lämpötilassa, se nousee pinnalle merenpohjan kuumien lähteiden kautta. Tämän prosessin aikana tapahtuvia kemiallisia reaktioita ovat magnesiumin ja sulfaatin poisto sekä kalsiumin, kaliumin ja useiden muiden alkuaineiden rikastaminen merivedessä.
kalsiumin kemiallinen vaihto magnesiumiin on erityisen tärkeää, koska kalsium reagoi meressä bikarbonaatin (HCO3–) kanssa muodostaen CO2: ta. Näin ollen ainoa merkittävä prosessi, joka tasapainottaa kalsiumin tuloa meriveteen, johtaa hiilidioksidin vapautumiseen, joka lopulta löytää tiensä ilmakehään. Tutkijat arvioivat, että hydrotermiset tuuletusaukot muodostavat tällä hetkellä 14-22% kaikesta luonnollisista lähteistä ilmakehään tulevasta hiilidioksidista.
Impacts and Issues
Robert M. Owen ja David K. Rea Michiganin yliopistosta löysivät 1980-luvulla todisteita siitä, että lisääntynyt Hydroterminen aktiivisuus merenpohjassa saattoi olla syynä ilmakehän lisääntyneeseen CO2-tasoon ja sitä seuranneeseen ilmaston lämpenemiseen, joka tapahtui 50 miljoonaa vuotta sitten. Molemmat merentutkijat esittivät hypoteesin, jonka mukaan tektoninen toiminta (prosessit, joissa maankuoren osat joutuvat kosketuksiin toistensa kanssa) eoseenikaudella aiheutti lisääntynyttä hydrotermisiä toimintoja. Tämä puolestaan aiheutti maailmanlaajuisen kasvihuoneilmiön, joka saattaa olla ainoa historiallinen analogi ihmisen aiheuttamaan ilmaston lämpenemiseen tällä hetkellä.
määrittääkseen aiemman hydrotermiset aktiivisuustasot Owen ja Rea mittasivat rauta-ja piidioksidipitoisuudet, jotka ovat kaksi kuumissa lähdevesissä yleisesti esiintyvää kemikaalia, itäisellä Tyynellämerellä otetuissa sedimentti-ja kiviydinnäytteissä. Tämä tieto yhdessä muiden tutkijoiden keräämien eoseenikauden geologisten tietojen kanssa osoitti rautapitoisuudet kuusi kertaa suuremmiksi ja piidioksidipitoisuudet jopa 20 kertaa suuremmiksi kuin nykyiset. Tämä osoitti, että valtamerien hydrotermiset prosessit olivat eoseenilla todellakin suuresti voimistuneet.
Eoseenia leimasi voimakas ilmastonmuutos, joka oli verrattavissa siihen, mitä maailmalle ennustetaan seuraavan vuosisadan aikana. Lämpötila nousi 9°F (5°c) korkeammalle kuin edellisellä kaudella. Tuolta ajalta saadut tiedot osoittavat myös, että ilma oli kosteaa, ilmakehän kierto väheni ja napojen kohdalla tapahtui voimistunut lämpeneminen.
sanat tunnetaan
EOSEENIKAUSI: geologinen kausi 55,8 miljoonaa vuotta sitten-33,9 miljoonaa vuotta sitten. Maapallon ilmasto oli paljon nykyistä lämpimämpi suurimman osan Eoseenista trooppisten olosuhteiden ulottuessa nykyiselle lauhkealle leveysasteelle. Eoseenin alkua leimasi Paleoseeni-eoseeni-terminen maksimi, maapallon lämpötilan äkillinen nousu, joka kesti vain noin 200 000 vuotta, mikä aiheutti monien lajien sukupuuton ja raivasi tietä nykyisten nisäkkäiden evoluutiolle.
FUMAROLI: aukko maassa, joka päästää vulkaanisia kaasuja ja höyryä. Yleisesti vapautuva kaasu on hiilidioksidi.
geysir: kuuma lähde, joka ajoittain suihkuttaa höyryä ja kuumaa vettä ilmaan. Geysir vaatii kulkureitin pohjavedestä, joka on kosketuksissa geotermisen lämmönlähteen kanssa.
jurakausi: geologisen ajan yksikkö 200 miljoonaa vuotta sitten-145 miljoonaa vuotta sitten, kuuluisa populaarikulttuurissa suurista dinosauruksistaan. Sekä maapallon keskilämpötila että ilmakehän hiilidioksidipitoisuudet olivat jurakaudella paljon korkeammat kuin nykyään.
MAGMA: syvällä maan sisällä oleva sula kiviaines, joka koostuu nesteistä, kaasuista sekä kivien ja kiteiden hiukkasista. Magmaa on vulkaanisen toiminnan alueilla, ja maan pinnalla sitä kutsutaan laavaksi.
Sademäärä: pilvistä putoava Kosteus. Vaikka pilvet näyttävät leijuvan taivaalla, ne putoavat koko ajan, ja painovoima vetää niiden vesipisarat hitaasti alas. Koska vesipisarat ovat niin pieniä ja kevyitä, 305 metrin pudotus voi kestää 21 päivää ja tuulivirrat voivat helposti keskeyttää niiden laskeutumisen. Nestemäistä vettä sataa sateena tai tihkuna. Kaikki sadepisarat muodostuvat suola-tai pölyhiukkasten ympärille. (Osa pölystä on peräisin pienistä meteoriiteista ja jopa komeettojen pyrstöistä.) Vesi-tai jääpisarat tarttuvat näihin hiukkasiin, jolloin pisarat vetävät enemmän vettä puoleensa ja jatkavat kasvamistaan, kunnes ne ovat tarpeeksi suuria putoilemaan pilvestä. Tihkusadepisarat ovat pienempiä kuin sadepisarat. Monissa pilvissä sadepisarat alkavat itse asiassa pieninä jääkiteinä, joita muodostuu, kun pilven osa tai koko osa on pakkasen puolella. Jääkiteiden pudotessa pilven sisään ne saattavat törmätä vesipisaroihin, jotka jäätyvät niihin kiinni. Jääkiteet kasvavat yhä suuremmiksi, kunnes ne ovat tarpeeksi suuria putoilemaan pilvestä. Ne kulkevat lämpimän ilman läpi, sulavat ja putoavat sadepisaroina.
tektoninen: Liittyen tektoniikkaan, planeettoja muokkaavien voimien (vuorijonot, mantereet, merenpohjat jne.).
UPWELLING: meren veden pystysuuntainen liike, jonka avulla matalampi ja tiheämpi pintavesi liikkuu kohti meren pintaa. Ylävirtausta esiintyy yleisimmin mantereiden länsirannikoilla, mutta sitä voi esiintyä missä tahansa valtameressä. Nousuvedet syntyvät, kun lähes mantereisen rannikon suuntaiset tuulet kuljettavat kevyen pintaveden pois rannikolta. Tiheämpi ja matalampi pintavesi korvaa pintaveden ja vaikuttaa huomattavasti rannikkoalueiden säähän. Hiilidioksidi siirtyy ilmakehään nousualueilla.
pohjavesi: maanalainen taso tai syvyys, jonka alapuolella maa on kyllästetty nestemäisellä vedellä. Jos pohjavesi leikkaa pinnan, löytyy vettä (esim.järviä, lähteitä, puroja).
myös muut ilmastonmuutosjaksot on liitetty Hydrotermisiin prosesseihin. Henrik Svensen ym. (2003) ovat esittäneet hypoteesin, jonka mukaan Vøringin ja Møren altaissa Pohjois-Atlantilla ja Karoon altaan rannikolla Etelä-Afrikassa havaitut suuret hydrotermiset purkauskompleksit ovat saattaneet vapauttaa tarpeeksi metaania, tärkeää kasvihuonekaasua, laukaisemaan maailmanlaajuisen ilmastonmuutoksen ja joukkotuhot. Pohjois-Atlantin aikaisempi Hydroterminen aktiivisuus vastaa ilmaston lämpenemisen alkamista eoseenikaudella, kun taas Karoon altaan hydrotermiset vaikutukset saattavat selittää valtamerianoksian (hapenpuutteen) jakson varhaisella jurakaudella. Tämänkaltaiset anoksiset tapahtumat ovat saattaneet kiihdyttää joukkotuhoja ja niiden oletetaan tapahtuvan ilmaston lämpenemisen aikana. Myös Etelämantereen Rossinmerellä myöhäisen Eoseenin aikainen viileneminen on yhdistetty Hydrotermisiin systeemeihin.
Katso myös hiilidioksidi (CO2); geoterminen energia; kasvihuoneilmiö; valtameret ja meret.
bibliografia
aikakausjulkaisut
Dallai, Luigi, et al. ”Fossiiliset hydrotermiset järjestelmät seuraavat Eoseenin ilmastonmuutosta Etelämantereella.”Geologia 29, nro 10 (lokakuu 2001): 931-934.
Owen, Robert M., ja David K. Rea. ”Merenpohjan hydrotermiset Aktiviteetit yhdistävät ilmaston Mannerlaattoihin: Eoseenin hiilidioksidin kasvihuone.”Science 227, nro 4683 (11. tammikuuta 1985): 166-169.
Shackleton, Sir Nicholas J. ja Anne Boersma. ”Eoseenimeren ilmasto.”Journal of the Geological Society London 138, no. 2 (Huhtikuu 1981): 153-157.
Svensen, Henrik, et al. ”Global Climate Change Resulting from Voluminous Intrusiivinen Basaltic Volcanism in Sedimentary Basins: The Metan Transport and Eruption Mechanisms.”American Geophysical Union, Fall Meeting 2003, abstract #V21C-0528, 2003.
Weisburd, S. ”Hot Springs, Warm Climate and CO2.”Tiedeuutiset 127 (23.3.1985): 20.
Www-sivustot
” geoterminen energia ja Hydroterminen aktiivisuus.”USGS Cascades Volcano Observatory. Toukokuuta 2005. <http://vulcan.wr.usgs.gov/Glossary/ThermalActivity/description_thermal_activity.html> (accessed November 4, 2007).
Michele Chapman