När Yellowstone National Parks Steamboat Geyser – som skjuter vatten högre än någon aktiv gejser i världen – återuppstod 2018 efter tre och ett halvt års dvala, vissa spekulerade att det var ett förebud om möjliga explosiva vulkanutbrott i den omgivande gejserbassängen. Dessa så kallade hydrotermiska explosioner kan kasta lera, sand och stenar i luften och släpper ut het ånga, äventyra liv; En sådan explosion på White Island i Nya Zeeland i december 2019 dödade 22 människor.

En ny studie av geovetare som studerar gejsrar kastar kallt vatten på den idén, hitta få indikationer på underjordisk magmarörelse som skulle vara en förutsättning för ett utbrott. Gejsrarna sitter strax utanför landets största och mest dynamiska vulkancaldera, men inga större utbrott har inträffat under de senaste 70, 000 år.

"Hydrotermiska explosioner - i princip hett vatten som exploderar eftersom det kommer i kontakt med hett berg - är en av de största farorna i Yellowstone, sa Michael Manga, professor i jord- och planetvetenskap vid University of California, Berkeley, och studiens seniorförfattare. "Anledningen till att de är problematiska är att de är väldigt svåra att förutsäga; det är inte klart om det finns några prekursorer som skulle tillåta dig att ge en varning."

Han och hans team upptäckte att medan marken runt gejsern steg och seismiciteten ökade något innan gejsern återaktiverades och området för närvarande utstrålar något mer värme till atmosfären, inga andra vilande gejsrar i bassängen har startat om, och temperaturen på grundvattnet som driver Steamboats utbrott har inte ökat. Också, ingen annan sekvens av Steamboat-utbrott än den som startade 2018 inträffade efter perioder med hög seismisk aktivitet.

"Vi hittar inga bevis för att det är ett stort utbrott på väg. Jag tror att det är en viktig takeaway, " han sa.

Studien kommer att publiceras denna vecka i Proceedings of the National Academy of Sciences .

Manga, som har studerat gejsrar runt om i världen och skapat några i sitt eget laboratorium, tillsammans med sina kollegor besvara tre huvudfrågor om Steamboat Geyser:Varför vaknade den igen? Varför är dess period så varierande, allt från 3 till 17 dagar? och varför sprutar det så högt?

Teamet hittade svar på två av dessa frågor. Genom att jämföra kolumnhöjderna för 11 olika gejsrar i USA, Ryssland, Island och Chile med det uppskattade djupet av vattenreservoaren från vilken deras utbrott kommer, de fann att ju djupare reservoaren, ju högre utbrottsstråle. Steamboat Geyser, med en reservoar cirka 25 meter (82 fot) under marken, har den högsta kolumnen — upp till 115 meter, eller 377 fot - medan två gejsrar som Manga mätte i Chile var bland de lägsta - utbrott cirka en meter (3 fot) höga från reservoarer 2 och 5 meter under marken.

"Vad du egentligen gör är att du fyller en behållare, den når en kritisk punkt, du tömmer den och sedan får du slut på vätska som kan bryta ut tills den fylls på igen, " sa han. "Ju djupare du går, ju högre tryck. Ju högre tryck, ju högre koktemperatur. Och ju varmare vattnet är, ju mer energi den har och desto högre är gejsern."

För att utforska orsakerna till Steamboat Geysers variation, teamet samlade rekord relaterade till 109 utbrott som gick tillbaka till dess återaktivering 2018. Rekorden inkluderade väder- och strömflödesdata, seismometer och markdeformationsavläsningar, och observationer av gejserentusiaster. De tittade också på tidigare aktiva och vilande perioder av Steamboat och nio andra Yellowstone-gejsrar, och markytans termiska utsläppsdata från Norris Geyser Basin.

De drog slutsatsen att variationer i nederbörd och snösmältning förmodligen var ansvariga för en del av den varierande perioden, och möjligen för den varierande perioden för andra gejsrar också. På våren och försommaren, med smältande snö och regn, det underjordiska vattentrycket trycker in mer vatten i den underjordiska reservoaren, ger mer varmvatten för att få utbrott oftare. Under vintern, med mindre vatten, lägre grundvattentryck fyller på reservoaren långsammare, leder till längre perioder mellan utbrotten. Eftersom vattnet som trycks in i reservoaren kommer från platser som är ännu djupare än reservoaren, vattnet är decennier eller århundraden gammalt innan det bryter ut tillbaka till ytan, han sa.

I oktober, Mangas teammedlemmar visade den extrema påverkan vattenbrist och torka kan ha på gejsrar. De visade att Yellowstones ikoniska Old Faithful Geyser slutade bryta ut helt i cirka 100 år på 1200- och 1300-talen, baserad på radiokoldatering av mineraliserade lodgepole tallar som växte runt gejsern under dess dvala. Normalt är vattnet för alkaliskt och temperaturen för hög för att träd ska kunna växa nära aktiva gejsrar. Viloperioden sammanföll med en långvarig värme, torrperiod över västra USA kallad Medieval Climate Anomaly, vilket kan ha orsakat försvinnandet av flera indiancivilisationer i väst.

"Klimatförändringar kommer att påverka gejsrar i framtiden, " sa Manga.

Manga och hans team kunde inte avgöra varför Steamboat Geyser startade igen den 15 mars, 2018, efter tre år och 193 dagars inaktivitet, även om gejsern är känd för att vara mycket mer varierande än Old Faithful, som vanligtvis slocknar ungefär var 90:e minut. De kunde inte hitta några definitiva bevis för att ny magma som stiger under gejsern orsakade dess återaktivering.

Återaktiveringen kan ha att göra med förändringar i det interna rörsystemet, han sa. Gejsrar verkar kräva tre ingredienser:värme, vatten och stenar gjorda av kiseldioxid — kiseldioxid. Eftersom det varma vattnet i gejsrar ständigt löser upp och återavsätter kiseldioxid - varje gång Steamboat Geyser bryter ut, det tar upp cirka 200 kg, eller 440 pund löst kiseldioxid. En del av denna kiseldioxid deponeras under jord och kan förändra VVS-systemet under gejsern. Sådana förändringar kan tillfälligt stoppa eller återaktivera utbrott om röret dras om, han sa.

Manga har experimenterat med gejsrar i sitt labb för att förstå varför de bryter ut med jämna mellanrum, och åtminstone i labbet, det verkar vara orsakat av öglor eller sidokammare i röret som fångar ångbubblor som långsamt droppar ut, värma vattenpelaren ovanför tills allt vatten kan koka uppifrån och ner, explosivt utbrott i en kolonn av vatten och ånga.

Studier av vattenutbrott från gejsrar kan ge inblick i utbrott av het berg från vulkaner, han sa.

"Det vi ställde är väldigt enkla frågor och det är lite pinsamt att vi inte kan svara på dem, eftersom det betyder att det finns grundläggande processer på jorden som vi inte riktigt förstår, " Sa Manga. "En av anledningarna till att vi hävdar att vi behöver studera gejsrar är att om vi inte kan förstå och förklara hur en gejser bryter ut, vårt hopp om att göra samma sak för magma är mycket lägre."