Les scientifiques d’U sondent les profondeurs du geyser le plus haut du monde

Lorsque Steamboat Geyser, le plus haut du monde, a recommencé à éclater en 2018 dans le parc national de Yellowstone après des décennies de silence relatif, cela a soulevé quelques questions scientifiques alléchantes. Pourquoi est-il si grand? Pourquoi est-il en éruption à nouveau maintenant? Et que pouvons-nous en apprendre avant qu’il ne redevienne silencieux?

L’Université de l’Utah étudie la géologie et la sismologie de Yellowstone et ses caractéristiques uniques depuis des décennies, de sorte que les scientifiques de l’Utah étaient prêts à saisir l’opportunité d’avoir un aperçu sans précédent du fonctionnement de Steamboat Geyser. Leurs découvertes fournissent une image de la profondeur du geyser ainsi qu’une redéfinition d’une relation longtemps supposée entre le geyser et une source voisine. Les résultats sont publiés dans le Journal of Geophysical Research.

«Nous, les scientifiques, ne savons pas vraiment ce qui empêche un geyser d’entrer en éruption régulièrement, comme Old Faithful, par rapport à irrégulièrement, comme Steamboat», déclare Fan-Chi Lin, professeur agrégé au Département de géologie et de géophysique. «La structure de plomberie souterraine contrôle probablement les caractéristiques d’éruption d’un geyser. C’est la première fois que nous avons pu imaginer la structure de plomberie d’un geyser jusqu’à plus de 325 pieds (100 m) de profondeur. « 

Rencontrez Steamboat Geyser

Si on vous demande de nommer un geyser de Yellowstone et que «Old Faithful» est le seul qui vous vient à l’esprit, vous êtes en retard pour une introduction à Steamboat. Les hauteurs d’éruption enregistrées atteignent jusqu’à 110 mètres, suffisamment pour éclabousser le sommet de la Statue de la Liberté.

«Regarder une éruption majeure du Steamboat Geyser est assez incroyable», déclare Jamie Farrell, professeur adjoint de recherche aux stations de sismographe de l’Université de l’Utah. «Ce dont je me souviens le plus, c’est le son. Vous pouvez sentir le grondement et cela ressemble à un moteur à réaction. Je savais déjà que Steamboat était le geyser actif le plus haut du monde, mais le voir lors d’une éruption majeure m’a époustouflé.

Contrairement à son célèbre cousin, Steamboat Geyser est tout sauf fidèle. Il n’y a eu que trois périodes d’activité soutenue dans l’histoire enregistrée – une dans les années 1960, une dans les années 1980 et une qui a commencé en 2018 et se poursuit aujourd’hui. Mais la phase actuelle de l’activité des geysers a déjà connu plus d’éruptions que l’une ou l’autre des phases précédentes.

Près de Steamboat Geyser se trouve une piscine appelée Cistern Spring. Étant donné que Cistern Spring se draine lorsque Steamboat entre en éruption, il a été supposé que les deux fonctionnalités sont directement connectées.

«Grâce à notre capacité à déployer rapidement des instruments sismiques de manière non intrusive, cette période actuelle offre l’opportunité de mieux comprendre la dynamique de Steamboat Geyser et Cistern Spring, ce qui nous aide grandement à comprendre le comportement éruptif», déclare Farrell.

Donner au geyser un scanner

Depuis plusieurs années maintenant, les scientifiques d’U étudient les caractéristiques du parc national de Yellowstone, y compris Old Faithful, à l’aide de petits sismomètres portables. Les instruments de la taille d’un ballon de football peuvent être déployés par dizaines partout où les chercheurs en ont besoin pendant jusqu’à un mois par déploiement afin d’avoir une image de ce qui se passe sous le sol. Chaque léger petit mouvement du sol, même les houles périodiques de foule sur les trottoirs de Yellowstone, est ressenti et enregistré.

Et tout comme les médecins peuvent utiliser plusieurs rayons X pour créer un scanner de l’intérieur d’un corps humain, les sismologues peuvent utiliser plusieurs sismomètres enregistrant plusieurs événements sismiques (dans ce cas, bouillonnant dans la colonne d’eau surchauffée du geyser) pour construire une sorte de image du sous-sol.

Au cours des étés 2018 et 2019, Farrell et ses collègues ont collaboré avec le National Park Service et ont placé 50 sismomètres portables dans un réseau autour de Steamboat Geyser. Le déploiement de 2019 a enregistré sept éruptions majeures, avec une gamme de périodes d’inter-éruption espacées de trois à huit jours, chacune fournissant une mine de données.

Plomberie dans les profondeurs

Les résultats ont montré que les canaux souterrains et les fissures qui composent Steamboat Geyser s’étendent sur au moins 450 pieds (140 m). C’est beaucoup plus profond que la plomberie d’Old Faithful, qui mesure environ 80 mètres.

Les résultats n’ont cependant pas montré de lien direct entre Steamboat Geyser et Cistern Spring.

«Cette découverte exclut l’hypothèse selon laquelle les deux caractéristiques sont liées à quelque chose comme un tuyau ouvert, au moins dans les 140 mètres supérieurs», explique Sin-Mei Wu, un doctorant récemment diplômé travaillant avec Lin et Farrell. Cela ne veut pas dire que les deux fonctionnalités sont totalement distinctes, cependant. Le fait que la piscine se draine lorsque Steamboat entre en éruption suggère qu’ils sont toujours connectés d’une manière ou d’une autre, mais probablement à travers de petites fractures ou des pores dans la roche qui ne sont pas détectables à l’aide des signaux sismiques enregistrés par les chercheurs. «Comprendre la relation exacte entre Steamboat et Cistern nous aidera à modéliser comment la citerne pourrait affecter les cycles d’éruption de Steamboat», a ajouté Wu.

Le contour des systèmes de plomberie Steamboat et Cistern avec deux angles de vision. La structure, codée par couleur en fonction de la profondeur, délimite la zone sismiquement active observée pendant les cycles d’éruption. L’étoile pleine, le carré plein et les triangles ouverts indiquent respectivement les emplacements des bateaux à vapeur, des citernes et des stations à la surface.

Les scientifiques pourront-ils éventuellement prédire quand le geyser entrera en éruption? Peut-être, dit Wu, avec une meilleure compréhension du tremblement hydrothermal et un système de surveillance à long terme. Mais, en attendant, dit Wu, cette étude n’est vraiment que le début pour comprendre comment fonctionne Steamboat Geyser.

« Nous avons maintenant une base de ce à quoi ressemble l’activité éruptive pour Steamboat », a souligné Lin. «Lorsqu’il devient moins actif à l’avenir, nous pouvons redéployer nos capteurs sismiques et obtenir une base de référence de ce à quoi ressemblent les périodes non actives. Nous pouvons ensuite surveiller en continu les données provenant des stations sismiques en temps réel de Steamboat et évaluer si elles ressemblent à l’une ou à l’autre et obtenir une analyse plus en temps réel du moment où il semble passer à une phase plus active.

Retrouvez l’étude complète ici.