La potenza con cui l’acqua bollente erutta dal terreno rende quello dei geyser un fenomeno naturale decisamente affascinante. Che sia tra le foreste dello Yellowstone National Park, negli Stati Uniti, o nel bel mezzo delle lande vulcaniche islandesi, vi consigliamo di assistere a questo spettacolo almeno una volta nella vita! Ma cosa sono esattamente i geyser? E come funzionano?
Cosa sono i geyser
Il termine geyser deriva dall’islandese gjósa, che significa “eruttare”. Tecnicamente, si tratta di eventi idrotermali che si verificano in presenza di un grande serbatoio sotterraneo di acqua molto calda che, periodicamente, viene espulsa in maniera piuttosto esplosiva. Detta in modo più semplice, si tratta di eruzioni intermittenti di alte colonne di acqua calda e vapore. Molto spesso i geyser vengono identificati come sorgenti termali bollenti, dobbiamo però ricordare che possono presentarsi anche in presenza di sorgenti calde quiescenti o vulcani di fango. Inoltre sono necessarie diverse e precise condizioni perché una sorgente termale erutti con regolarità: proprio per questo motivo, sebbene nel mondo le sorgenti calde siano numerose e diffuse in tutti i continenti, il numero dei geyser è piuttosto ridotto e si attesta attorno ai 400.
Come funzionano i geyser
La caratteristica unica dei geyser è che periodicamente diventano termodinamicamente e idrodinamicamente instabili. In altre parole, la loro eruzione dipende dalla combinazione dii diversi fattori: dev’essere presente una fonte di calore, una camera in cui l’acqua riscaldata può essere immagazzinata fino alla temperatura giusta, un’apertura che ne consenta la fuoriuscita e canali sotterranei che permettano di riempire la camera di volta in volta. Se manca anche uno solo di questi fattori, non si può parlare di geyser. Per esempio, in presenza di poca acqua ma calore intenso si parla di fumarole, con molta acqua ma poco calore si parla di sorgente termale…e così via.
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Il funzionamento dei geyser è il seguente: quando parte dell’acqua calda immagazzinata nella camera raggiunge temperature prossime all’ebollizione, si genera vapore nella parte superficiale, quella vicina all’apertura. Il vapore acqueo, nel quale sono presenti anche diversi gas come anidride carbonica, metano, azoto e acido solfidrico, occupa uno spazio che arriva ad essere 1.500 volte maggiore di quello occupato dalla sua forma liquida. Questo porta a ingenti modifiche della temperatura e della distribuzione dei fluidi e alla fuoriuscita forzata e piuttosto violenta dell’acqua. Si genera, così, una vera e propria eruzione.
Quando il geyser ha esaurito l’eccesso di acqua e calore torna al suo stato temporaneamente stabile, cosicché il ciclo potrà ricominciare.
Dove si formano
I geyser si formano in aree tipicamente vulcaniche oppure in quei luoghi in cui la crosta terrestre non è molto spessa. Infatti, non di rado li troviamo in zone di fondovalle o alla base di bacini idrografici, dove è facile trovare ghiaie e materiali sciolti che poggiano su metri e metri di rocce fessurate, all’interno delle quali scorre acqua calda o vapore acqueo. I bacini che formano le aperture dei geyser raccolgono molta acqua piovana, che si mescola a quella sotterranea e che partecipa alle frequenti eruzioni. Come abbiamo anticipato i geyser non sono molto diffusi e si trovano raccolti in aree molto circoscritte nel mondo. Tra i più famosi ci sono i geyser del Parco Nazionale di Yellowstone, negli Stati Uniti, e quelli che ogni anno affascinano migliaia di turisti in Islanda. Sono anche molto diffusi in Nuova Zelanda, nella regione di Rotorua, in Russia nella penisola del Kamčatka e poi in Bolivia e in Cile, a El Tatio, dove si trova il campo geotermico più alto del mondo – a più di 4.300 metri sul livello del mare!
Perché ci sono tanti geyser in Islanda?
L'Islanda, oltre a trovarsi sopra a un cosiddetto "punto caldo", è posizionata lungo la dorsale medioatlantica, cioè la zona di separazione tra la placca Eurasiatica e Nordamericana lungo la quale sono presenti numerosi vulcani sottomarini. Proprio a causa della sua posizione, l'Islanda è un'isola vulcanica molto attiva composta interamente da rocce vulcaniche e interessata da eruzioni e fenomeni vulcanici – come, appunto, geyser e sorgenti calde. Pensate che il Grande Geysir, ritenuto il più antico geyser conosciuto, si trova proprio in Islanda, nella valle di Hukadalur.
Una piccola curiosità: dovete sapere che i primi studi sulla geologia dell'Islanda e sul funzionamento dei geyser risalgono solamente a qualche secolo fa. Dopo la grande eruzione del vulcano Hekla nell'autunno del 1845, il geochimico e fisico tedesco Robert Bunsen venne invitato dal re Cristiano VIII di Danimarca a prendere parte a una spedizione il cui obiettivo era quello di studiare i fenomeni vulcanici e la composizione delle rocce presenti sull'isola. Fu proprio Bunsen a formulare la prima teoria corretta sul funzionamento dei geyser, poi ripresa dai geologi di tutto il mondo.
Temperatura dell'acqua dei geyser
La temperatura dei geyser viene monitorata grazie all'utilizzo di sensori posizionati, solitamente, lungo tutto il bordo dei bacini. Nel caso dei geyser americani, i sensori registrano le temperature ogni due minuti circa e i grafici vengono pubblicati quotidianamente online.
La temperatura dell'acqua nel corso delle eruzioni è molto alta. Come confermato anche dal National Park Service, l'acqua del famoso geyser Old Faithful registra 204°C nelle camere sotterranee, scende a 117°C a circa 14 metri dalla superficie e 96°C poco prima di eruttare.
Nel caso del geyser Stokkur, in Islanda, le temperature dell'acqua sotterranea sono di circa 120°C.
Bibliografia
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- https://www.nps.gov/features/yell/ofvec/exhibits/eruption/heat/ofheat.htm
- https://www.usgs.gov/volcanoes/yellowstone/water-temperature-data-steamboat-geyser-yellowstone-national-park
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