Canali nascosti sotto il Parco nazionale di Yellowstone
Scoperti i collegamenti intermedi tra le sorgenti e i percorsi profondi dei fluidi nelle aree idrotermali. Come influenzano la vita?
[25 Marzo 2022]
I geyser e le fumarole del Parco Nazionale di Yellowstone sono tra le caratteristiche geologiche più iconiche e popolari del nostro pianeta. Ogni anno, milioni di visitatori vanno in quello che è uno deo i Parchi più famosi del mondo per ammirare le imponenti eruzioni dell’Old Faithful, i calderoni di fango ribollenti degli Artists Paint Pots, l’acqua cristallina e i colori iridescenti di Grand Prismatic Spring e le terrazze di travertino di Mammoth Hot molle.
Una delle domande che si fanno i visitatori di Yellowstone è: «Da dove viene tutta questa acqua calda?» Lo studio “Geophysical imaging of the Yellowstone hydrothermal plumbing system”, pubblicato su Nature da un team di ricercatori statunitensi e danesi guidato da Carol Finn dell’US Geological Survey, fornisce straordinarie immagini del sottosuolo che iniziano a rispondere a questa domanda.
I ricercatori hanno utilizzato i dati geofisici raccolti da un elicottero per creare immagini del sistema “idraulico” sotterraneo di Yellowstone. Il metodo rileva caratteristiche con proprietà elettriche e magnetiche insolite indicative di un’alterazione idrotermale.
Uno degli autori dello studio, il geofisico W. Steven Holbrook Dipartimento di Geoscienze del College of Science del Virginia Tech, spiega che «La combinazione di alta conduttività elettrica e bassa magnetizzazione è come un’impronta digitale dell’attività idrotermale che si mostra molto chiaramente nei dati, Il metodo è essenzialmente un rilevatore di percorsi idrotermali».
Le immagini dello studio dimostrano che la geologia del parco modella profondamente le sue sorgenti termali: «I fluidi idrotermali caldi salgono quasi verticalmente, da profondità di oltre 1 km, per arrivare ai principali campi idrotermali del parco. Lungo il percorso, si mescolano alle acque sotterranee meno profonde che scorrono all’interno e al di sotto dei flussi di lava vulcanica del Parco, visibili anche nelle immagini. Faglie e fratture guidano la risalita delle acque idrotermali, mentre i confini delle colate laviche controllano le falde acquifere sotterranee poco profonde».
Al Virginia Tch evidenziano che «Il progetto colma un gap di conoscenza di lunga data sulle basi delle carismatiche caratteristiche idrotermali di Yellowstone. Si sa molto sulle caratteristiche idrotermali della superficie del Parco, tra cui la chimica e la temperatura dei crateri di fango e delle sorgenti, l’intervallo di eruzione dei geyser e gli esclusivi batteri termofili che vivono dentro e intorno a queste emergenze».
Monitorando i terremoti che si verificano a Yellowstone, gli scienziati ne sanno sempre di più anche sulle fonti di calore più profonde e sull’attività tettonica lì. Ma poco si sa su come le caratteristiche idrotermali di superficie siano collegate tra loro e con le fonti più profonde di calore e fluidi.
Holbook spiega ancora: «La nostra conoscenza di Yellowstone è stata a lungo lacunosa per quanto riguarda il sottosuolo. E’ come un “sandwich misterioso”: sappiamo molto sulle caratteristiche della superficie dall’osservazione diretta e una discreta quantità di cose sul sistema magmatico e tettonico a diversi chilometri di profondità, ma non sappiamo davvero cosa ci sia nel mezzo. Questo progetto ci ha permesso di colmare per la prima volta queste lacune».
Per raccogliere i dati, il team ha utilizzato lo “SkyTEM”, uno strumento che consiste in un grande anello sotto un elicottero. Mentre l’elicottero vola, il circuito invia segnali elettromagnetici ripetuti verso il basso che provocano una risposta da corpi elettricamente conduttivi nel sottosuolo. Questa risposta viene registrata e successivamente analizzata per produrre sezioni trasversali dettagliate lungo le linee di volo. Gli scienziati dicono che «La tecnica è molto efficace in ambienti come Yellowstone: i fluidi idrotermali alterano le rocce che attraversano, trasformando la roccia in minerali argillosi – ad esempio i calderoni di fango superficiali – che aumentano la conduttività elettrica ma sopprimono la magnetizzazione». Dato che l’elicottero è in grado di viaggiare a velocità comprese tra 65 e 40 e 80 Km all’ora durante il traino dello SkyTEM, i ricercatori sono stati in grado di coprire ampie aree dei un Parco Nazionale che si estende syu quasi 9.000 Km2.
Holbrook aggiunge che «Uno degli aspetti unici di questo dataset è la sua ampia copertura di questo enorme sistema. Siamo stati in grado non solo di guardare in profondità sotto le caratteristiche idrotermali, ma anche di vedere come le caratteristiche adiacenti potrebbero essere collegate nel sottosuolo a grandi distanze. Prima non era mai stato possibile».
Uno dei misteri affrontati dal nuovo studio e quello di capire se le diverse aree idrotermali del parco mostrano sorgenti e percorsi di fluidi profondi contrastanti. Il team ha riscontrato una notevole somiglianza nella struttura profonda al di sotto di aree come Norris Geyser Basin e Lower Geyser Basin, suggerendo che «I contrasti nella chimica e nelle temperature di quelle aree non sono causati da processi profondi. Invece, gradi variabili di miscelazione con acque sotterranee poco profonde creano probabilmente l’ampia varietà di caratteristiche delle sorgenti termali nel parco».
La quantità di dati raccolti è davvero imponente e Holbrook fa notare che «Il dataset è così grande che con questo primo studio abbiamo solo scalfito la superficie. Non vedo l’ora di continuare a lavorare su questi dati e di vedere cosa esce fuori anche dagli altri. Sarà un datset che continua a dare».
La Finn conferma l’eccezionalità di quanto si sta scoprendo: «Mentre i dati aerotrasportati erano ancora in fase di raccolta, abbiamo visto le prime immagini sull’ Old Faithful e abbiamo capito immediatamente che il nostro esperimento aveva funzionato: che avremmo potuto, per la prima volta, avere l’immagine dei percorsi dei fluidi che erano stati a lungo ipotizzati. Il nostro lavoro ha suscitato un notevole interesse in una vasta gamma di discipline, compresi i biologi che cercano di collegare le aree delle falde acquifere e le miscele di gas alle regioni di estrema diversità microbiologica, i geologi che vogliono stimare i volumi dei flussi di lava e gli idrologi interessati a modellare i percorsi dei flussi. di falda e del fluido termico. Con ilo studio come guida e la pubblicazione di dati e modelli, consentiremo la ricerca da parte di queste diverse comunità scientifiche».
Ora Holbrook vuole capire meglio se esistono connessioni distanti tra aree idrotermali di superficie isolate e conclude: «I dati SkyTEM mostrano prove di collegamenti nel sottosuolo tra sistemi idrotermali distanti fino a 6 miglia. Questo potrebbe avere implicazioni per la coevoluzione dei batteri termofili e degli Archaea. L’idea che i dati geofisici possano far luce su qualcosa che riguarda la vita di organismi microscopici che vivono intorno alle sorgenti termali è un’idea affascinante».