La mayoría visita Yellowstone para observar cómo los géiseres se disparan hacia el cielo; sin embargo, Carol Finn, doctora en Filosofía, vino para observar qué hay debajo de ellos. Mediante un estudio de campo geofísico aéreo, su equipo descubrió sorpresas que han cambiado lo que conocemos sobre las formaciones térmicas icónicas del parque.
“Realmente es el parque más famoso del mundo”, afirma Carol, geofísica investigadora del Servicio Geológico de Estados Unidos.
“Volamos en temporada baja, cuando no hay visitantes, pero el parque está acostumbrado a tener un perfil muy, muy alto. Por lo tanto, no podríamos haberlo hecho sin el apoyo del Parque Nacional de Yellowstone”.
En 2016, un helicóptero despegó sobre Yellowstone con equipos de estudios de campo electromagnéticos y magnéticos que colgaban debajo. El estudio de campo voló línea por línea a través del parque y construyó una cuadrícula. Cubrió más de 4200 km de líneas de datos desde el aire, sin necesidad de tocar el valioso parque.
“El instrumento electromagnético nos permite medir de forma indirecta la resistividad eléctrica del suelo… El magnetómetro mide el campo magnético de la Tierra y podemos realizar correcciones a fin de obtener señales de la geología”, señala Carol.
Su objetivo era crear un mapa de resistividad de las formaciones subterráneas de Yellowstone. Valores diferentes de resistividad permiten indicar materiales diferentes, sobre todo fluidos, arcillas, rocas volcánicas y fallas. Los datos proporcionarían una idea de lo que hay debajo de Yellowstone y dónde.
“La primera sección transversal que vimos de los vuelos fue sobre el géiser Old Faithful y observamos que el estudio de campo funcionó. Solo no sabíamos lo que significaban los datos”.
Un helicóptero sobrevuela el parque de Yellowstone con equipos de estudios de campo geofísicos. Créditos: Carol Finn, doctora en Filosofía
El ciclo del agua de los géiseres
Aunque el equipo de Carol esperaba obtener información sobre la geología del parque, nadie esperaba que los datos revelaran las tuberías que se encuentran bajo sus famosas formaciones termales.
“Estoy acostumbrada a utilizar los datos magnéticos en la cima de otros volcanes para identificar grandes áreas ricas en arcilla como fuentes potenciales de deslizamientos de tierra. Por lo tanto, no pensaba en ellos como indicadores de gas o fluidos que se elevaban desde las profundidades”, explica Carol.
“Poder diferenciar entre aguas subterráneas frías y fluidos térmicos fue sorprendente. No me esperaba poder usar los datos magnéticos para determinar un aspecto sobre el sistema hidrotermal”.
Lo que descubrió, ahora publicado en Nature, fueron las rutas de los fluidos que impulsan las formaciones térmicas en Yellowstone. Al compararlos con los datos de un sitio similar en Taupō, Nueva Zelanda, Carol pudo interpretar los nuevos datos del estudio de campo.
“Una de las cosas que aprendí fue a identificar las huellas dactilares de este gran sistema hidrotermal”, afirma Carol.
“Existen cuatro ingredientes en el agua caliente o sistema hidrotermal de Yellowstone: precipitación alta, fallas, magma y roca caliente, y espacios entre los flujos de lava o, a veces, dentro del propio flujo de lava”.
Carol en Sulphur Spring en Yellowstone, un lugar donde las aguas termales de abajo rompen la superficie. Créditos: Carol Finn, doctora en Filosofía
Yellowstone recibe una gran cantidad de precipitaciones, que es donde el sistema comienza.
Las fallas (fracturas) en la Tierra permiten que el agua dulce de la superficie alcance cuatro o cinco kilómetros de profundidad. Allí, se calienta, lo que genera que los fluidos vuelvan a subir. Camino hacia la superficie, esta agua caliente interactúa con las rocas, lo que agrega sales al agua y cambia la química de dichas rocas.
Las sales le permitieron a Carol distinguir entre el agua dulce y los fluidos térmicos que fluyen bajo tierra.
“A partir de nuestros datos, podemos observar la huella dactilar del agua dulce, como el derretimiento de la nieve, ya que su resistividad es mayor que la de los fluidos térmicos”.
Fue capaz de rastrear los fluidos térmicos a medida que volvían a subir a lo largo de las fallas y fluían a lo largo de las rutas laterales antes de salir a la superficie como formaciones térmicas del parque, tales como el géiser Old Faithful o los estanques termales.
Los datos de Carol le permitieron observar dónde y cómo fluía el agua desde la superficie hasta las profundidades y volvía a subir: una novedad para el parque.
Los datos geofísicos de Carol revelan por dónde desciende el agua dulce de la superficie hacia el interior de la Tierra, se calienta y vuelve a subir a la superficie en forma de fluidos térmicos. Créditos: Carol Finn, doctora en Filosofía
Fallas: de dónde proviene el vapor de los géiseres
Otra gran sorpresa en los datos transformó la forma en que la ciencia comprende la mecánica de los géiseres de Yellowstone.
Los modelos anteriores sugerían que, si bien los fluidos térmicos suben a través de fallas, luego quedan atrapados en las profundidades del subsuelo dentro de los yacimientos mediante los flujos de lava superiores más recientes. Las fallas nunca se acercaron a la superficie.
Se cree que, bajo estas capas de lava, los fluidos calientes se veían obligados a desplazarse de forma lateral hasta alcanzar uno de los bordes de la corriente de lava, y solo entonces salían a la superficie.
“Y tiene sentido porque eso es lo que se observa. Te paras al final de la cuenca y ves aguas termales. Así que, es cierto que eso puede suceder”, explica Carol.
El famoso géiser Old Faithful de Yellowstone obtiene su vapor de las fallas que conducen las aguas termales a la superficie.
Sin embargo, en lugar de hallar depósitos profundos de fluidos cubiertos por flujos de lava bajo las formaciones térmicas de Yellowstone, el equipo de Carol encontró fallas que conducían a la superficie cubiertas de arcillas.
“Lo que pudimos observar es que todas las áreas térmicas están asociadas con fallas, representadas como rupturas en el patrón de resistividad. Además, las bajas susceptibilidades y resistividades magnéticas indican arcillas gruesas que se forman sobre fallas o fracturas, las cuales traen fluidos térmicos y gases”.
Los datos geofísicos mostraron que las áreas con pocas formaciones térmicas, como la caldera central, no están sustentadas por rutas de fluidos térmicos ni arcillas. En general, las fallas no son bloqueadas por los flujos de lava, sino que se acercan a la superficie, lo que alimenta directamente a los géiseres.
Zonas de peligro y vida microbiana
Con tantos datos de estudios de campo por analizar, el equipo de Carol se enfocó en algunas de las formaciones menos conocidas y más peligrosas del parque.
“Es posible que realicemos un trabajo detallado en el lago Yellowstone a fin de determinar si los datos geofísicos pueden decirnos algo sobre los cráteres de explosión hidrotermal, que en realidad son el mayor peligro en el parque”.
El lago Yellowstone es el hogar de la explosión hidrotermal más grande del mundo, que dejó un cráter de 2,6 km de ancho hace unos 13 800 años. Sin embargo, acontecimientos más modernos, algunos de ellos ocurridos tan solo en 1989, han arrojado cantos rodados y rocas a muchos metros de distancia.1
No se conoce mucho sobre las explosiones hidrotermales, en las que el vapor presurizado y los fluidos calientes entran en erupción desde abajo y arrojan rocas y tierra al aire. Hasta ahora son impredecibles.
Comprender cómo se forman ayudaría a mantener seguro el famoso parque. Sin embargo, fuera de la hidrogeología, los datos de Carol ya conducen a aplicaciones más inesperadas.
Grand Prismatic Spring en Yellowstone obtiene sus colores vibrantes a partir de la química de las aguas termales y las colonias de microbios que se alimentan de su energía.
“Un biólogo me dijo: ‘sabíamos de la geoquímica desde hace mucho tiempo, pero esta es la primera vez que he podido observar las rutas de los fluidos y gases, y cómo se mezclan y llegan a la superficie’”, afirma Carol.
“Eso influye en cómo aparecen los microbios, ya que básicamente es alimento para ellos”.
Muy pronto, Carol trabajará junto a biólogos que utilizarán los datos del estudio de campo en su investigación y analizarán los microbios que se alimentan de la energía química de los fluidos térmicos.
A pesar de lo impresionantes que son los géiseres desde la superficie, el mundo oculto debajo de Yellowstone ha asombrado a los investigadores. El tiempo mostrará los resultados explosivos que los datos seguirán revelando.
1Explosiones hidrotermales. (s.f.). Servicio Geológico de Estados Unidos. Recuperado el 30 de mayo de 2022, de <https://www.usgs.gov/volcanoes/yellowstone/hydrothermal-explosions>