基拉韋厄火山幼年隕石坑湖泊取樣

在本文中,我們將首次瞭解基拉韋厄火山新的隕石坑湖泊是由什麼構成的

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基拉韋厄火山目前沒有噴發,但這並不意味著火山已經讓夏威夷火山觀測站的地質學家們無事可做!一座活火山仍然需要進行所有必要的監測——基拉韋厄火山可能很快就會補充其岩漿房,並重新開始熔岩表演。在大島最新形成的區域內外,仍有大量的研究需要進行,而且去年噴發遺留下來的大量資料仍待處理。此外,還有一個新生的隕石坑湖泊需要調查!今天吸引我們注意力的是那個湖泊。

2019年10月26日,夏威夷火山觀測站和夏威夷火山國家公園的工作人員協調了首次六旋翼飛行器(無人機)飛行,下降到湖泊採集水樣。他們使用無人機將一個消毒過的塑膠套筒放入酸性的黃綠色湖水中,抽取了750毫升(25盎司)的水用於測試。這是一個激動人心且重要的時刻:我們第一次“品嚐”到世界上最新的隕石坑湖泊。

自7月份首次發現該湖泊以來,直接取樣湖水一直是夏威夷火山觀測站的目標;湖水的化學成分無法遠端測量,它蘊藏著關於湖泊起源的重要線索。它還可以揭示關於基拉韋厄火山山頂隕石坑正在排放的火山氣體的重要資訊,併為我們提供關於 Pele 不安的家園中正在出現的任何危險的線索。


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無人機返回樣本後立即進行的初步測試顯示,湖水的pH值為4.2,與您在雜貨店貨架上可以找到的許多果汁的酸度水平大致相同。科學家們還發現了高濃度的鎂和硫。然後將樣本送到美國大陸的美國地質調查局實驗室進行更詳細的測試。實驗室確認了4.2的pH值,這使得這個隕石坑湖泊處於一個相當不尋常的位置

有趣的是,大多數火山隕石坑湖泊的pH值都小於3.5(更酸性)或大於5(酸性較弱),這使得哈雷茂茂隕石坑湖泊的pH值恰好處於不常見的中間範圍。然而,這可能是由於湖泊的年輕和持續增長造成的。

可能是年輕和旺盛的生長導致了這種異常。需要更多的研究和分析來發現為什麼這種水會處於孤獨的中間位置。

為什麼水是酸性的?因為它含有高濃度的硫酸根離子,大約每升50,000毫克。這並不令人驚訝:二氧化硫很容易溶於水,而在哈雷茂茂隕石坑中,有大量的二氧化硫氣體,基拉韋厄火山岩漿系統的大部分二氧化硫都從那裡排出。目前,夏威夷火山觀測站測得的二氧化硫排放量為每天30噸,但這並未考慮隕石坑湖泊吸收的氣體。我們需要更多的樣本才能確定,但水中二氧化硫的含量可能使排放量高達每天200噸,與2008年山頂熔岩湖出現之前的檢測速率相同。密切關注水中溶解的二氧化硫含量對於幫助確定岩漿是否再次上升至關重要。

如果有這麼多溶解的二氧化硫,而且二氧化硫使水呈酸性,為什麼隕石坑湖泊的pH值不高呢?

……酸性水與基拉韋厄火山的玄武岩發生化學反應,這使得湖水的酸性降低(pH值升高),並導致水中鎂濃度升高。(玄武岩被歸類為鎂鐵質巖,因為它含有大量的鎂和鐵[Mg和Fe],以及其他元素,如鈉和鉀。)

因此,我們知道水和玄武岩正在相互反應。我們在實驗室發現的鎂鈉比和鈉鉀比中得到了證實,這些比率與基拉韋厄火山玄武岩中的比率相符。

水中溶解的鈣正在“與硫酸根離子結合,形成從水中沉澱出來的固體礦物”。與其他鐵離子的化學反應也在忙於形成新的礦物,並且可能是造成湖水迷人顏色的原因。這個湖泊真是一個名副其實的火山化學實驗室!我非常想看看那個湖床;那裡一定覆蓋著一層迷人的礦物。

對形成湖水的氧分子和氫分子的進一步測試表明,它起源於雨水,雨水降落並滲入多孔玄武岩中形成地下水,現在正以每週約一米的速度逐漸充滿湖泊。水文地質愛好者一定非常享受這場表演!

不幸的是,這次任務沒有返回直接的水溫測量值,但安裝在邊緣的熱像儀顯示溫度為 65-75 攝氏度(149-167 華氏度)。您可以在這張樣本到達邊緣後立即拍攝的精美熱影像中看到它保留了一些熱量。

夏威夷火山觀測站的科學家在採集到火山口湖水樣本幾分鐘後,在火山口邊緣進行初步測試。熱影像顯示,塑膠瓶中的水樣仍然很熱。圖片來源:美國地質調查局

為了您的觀看樂趣,我整合了美國地質調查局目前提供的所有采樣任務影片,並配上了一些音樂。享受科學吧!

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