Survei Geofisika Mengungkapkan Dunia Bawah Hidrotermal Yellowstone
Atraksi hidrotermal ikonik Taman Nasional Yellowstone menarik jutaan pengunjung setiap tahun. Sekarang, menggunakan pencitraan geofisika, tim peneliti AS-Denmark telah memetakan sistem perpipaan alami yang luas di bawah taman untuk pertama kalinya. Karena perairan Yellowstone menampung kumpulan mikroorganisme yang kuat, temuan ini dapat menjelaskan bagaimana kehidupan muncul di awal Bumi yang bergejolak.
Terkandung terutama di negara bagian Wyoming AS, Yellowstone adalah salah satu gunung berapi aktif terbesar di dunia. Taman ini terletak kira-kira 5 km di atas ruang magma yang diberi makan dari bawah oleh hotspot mantel. Ini telah dibentuk oleh tiga letusan besar dalam 2,1 juta tahun terakhir, dan air mengalir dengan mudah di antara beberapa lapisan batuan vulkaniknya.
Berkat sistem perpipaan yang rumit ini, pengunjung taman menikmati fitur hidrotermal buatan penyihir. Ini termasuk geyser Old Faithful yang terkenal, yang menyemburkan air panas dan uap sekitar 20 kali sehari, dan sekitar 500 geyser lainnya – lebih dari separuh total dunia. Fenomena lain termasuk mata air jahat yang menyerupai Grand Prismatic Spring, semburan lumpur yang menggelegak, dan ventilasi “fumarol” yang melaluinya gas belerang panas keluar.
Pemanasan di bawah lantai
Panas untuk semua fenomena permukaan ini berasal dari cairan termal jauh di dalam kerak bumi. Ketika air menetes ke bawah patahan vertikal yang diciptakan oleh aktivitas seismik di daerah itu, air itu berakhir di zona di atas dapur magma. Saat cairan panas yang diperkaya secara kimiawi kembali ke permukaan, mereka bercampur dengan air tanah yang lebih dingin, yang mengarah ke permukaan kembang api.
Namun, sampai sekarang, lokasi jalur fluida dalam ini belum jelas. Untuk memetakannya, tim peneliti menerbangkan helikopter di atas taman dengan lingkaran elektromagnetik berdiameter 25 m yang menjuntai di bawah pada ketinggian rata-rata 48 m di atas tanah. "Ini seperti pengisi daya telepon nirkabel raksasa, karena keduanya memanfaatkan hukum induksi Faraday," jelas Carol Finn dari US Geological Survey di Denver, yang memimpin penelitian yang diterbitkan di Nature .
Seperti halnya pengaturan semacam itu, arus yang diinduksi dalam loop menghasilkan medan magnet. Medan ini meluas ke tanah di bawah taman, menginduksi arus eddy yang, pada gilirannya, menghasilkan medan magnet sekunder yang diambil oleh loop. Karena listrik menghantarkan listrik lebih baik di batuan dan lempung basah daripada di batuan vulkanik kering yang tidak berubah, data medan magnet memungkinkan peneliti untuk membangun gambaran hidrogeologi bawah permukaan. Untuk memperluas pandangan mereka hingga 2,5 km, mereka juga mengukur variasi halus dalam medan magnet bumi yang disebabkan oleh adanya bahan magnetik seperti batuan vulkanik.
Sebelumnya, ahli geologi berasumsi bahwa lubang hidrotermal dalam harus mendasari sebagian besar Yellowstone. Peta baru, bagaimanapun, menunjukkan bahwa mereka ada di daerah yang berbeda. “Kami tidak memiliki resolusi untuk menghubungkan fitur seperti Old Faithful dengan saluran tertentu, tetapi kami sekarang memiliki gambaran keseluruhan,” kata Finn. “Sepertinya kita bisa melihat pasokan air kota masuk ke rumah Anda, tetapi kita tidak bisa melihat pipa-pipa yang masuk ke kamar mandi dan dapur Anda.”
Peta dengan banyak kegunaan
Peta tersebut dapat membantu petugas taman menghindari area langsung di atas sistem hidrotermal saat membangun infrastruktur baru. Ini juga dapat membantu mengidentifikasi lokasi risiko untuk salah satu bahaya terbesar Yellowstone: ledakan hidrotermal besar yang disebabkan oleh pelepasan tekanan secara tiba-tiba. Ledakan ini melemparkan air, uap, dan batu ke udara, dan peristiwa yang cukup besar untuk meninggalkan kawah selebar 100 m diperkirakan terjadi setiap beberapa ratus tahun .
Penggunaan lebih lanjut berkaitan dengan produksi energi. Ketika situs hidrotermal serupa seperti zona vulkanik Taupo Selandia Baru dimanfaatkan untuk energi panas bumi, perilaku geyser permukaan berubah – terkadang secara signifikan. Meskipun Taman Nasional Yellowstone sendiri terlarang bagi perusahaan energi, daerah sekitarnya memang menjadi tuan rumah beberapa proyek panas bumi. Peta ini akan membantu ahli geofisika memahami bagaimana sumber panas regional terhubung, dan dengan demikian menghindari gangguan harta nasional AS.
Memiliki pemandangan bawah permukaan yang belum pernah terjadi sebelumnya juga dapat membantu bioscientist mengidentifikasi sumber air panas dengan sifat geokimia dan biologi yang menarik. Perairan Yellowstone bisa bersifat asam atau basa, dan diketahui mengandung beragam bakteri dan archaea.
“Mengingat bahwa Bumi awal secara vulkanik lebih aktif daripada saat ini, mengembangkan pemahaman yang lebih konkret tentang bagaimana geologi mendukung biologi dalam sistem hidrotermal seperti Yellowstone sangat penting untuk memahami proses yang menyebabkan munculnya kehidupan,” kata Eric Boyd , seorang ahli mikrobiologi di Montana State University yang tidak terlibat dalam penelitian ini. Memang, organisme di mata air panas yang diperkaya hidrogen di Yellowstone mungkin merupakan nenek moyang kehidupan purba yang mengandalkan bentuk energi kimia.
Penelitian semacam itu dapat memandu pencarian kami untuk tanda-tanda kehidupan di luar Bumi, mungkin di geyser yang dikenal di bulan Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus. Boyd mengatakan bahwa ekosistem hidrotermal Yellowstone yang paling produktif bersumber dari cairan dalam ketidakseimbangan kimia. Misi luar angkasa dapat mencari fitur bawah permukaan yang mungkin menimbulkan kondisi serupa.
