تحكي التفاصيل الجامحة للطبيعة نفس القصة: كلها تمثّل نبضات منظّمة، محبة وصانعة الجمال.
جون موير
عالِم تاريخ طبيعي أمريكي
Strokkur geyser, Iceland
نبعٌ حار
هو نبع يتميز بالتصريف المتقطع للمياه التي يتم إخراجها بشكل مضطرب ويصاحبها البخار كظاهرة نادرة إلى حد ما، إن تكوين هذه الينابيع يرجع إلى ظروف هيدروجيولوجية معينة لا توجد إلا في أماكن قليلة على الأرض. وعمومًا، تقع جميع مواقع الينابيع الحارة بالقرب من المناطق البركانية النشطة، ويرجع تأثير النبع إلى قرب الصهارة (الماجما) بشكل عام، وتعمل المياه السطحية على عمق يصل إلى حوالي 2000 متر (6،600 قدم) حيث تتلامس مع الصخور الساخنة، وينتج عن الغليان الناتج عن الماء المضغوط تأثير النبع في الماء الساخن ورش البخار من فتحة سطح النبع الحار (الانفجار الحراري المائي).
قد يتغير أو يتوقف نشاط ثوران الينبوع الساخن بسبب الترسبات المعدنية المستمرة داخل حجرة الينبوع التي تُضَخّ منها المياه، وتبادل الوظائف مع الينابيع الساخنة القريبة، وتأثيرات الزلازل، والتدخل البشري (توقفت ينابيع عن الثوران بسبب أشخاص يلقون الحطام في الفوهة، في حين أن ينابيع قد توقفت عن الانفجار بسبب نزح المياه من محطات توليد الطاقة الحرارية الأرضية).
ومثل العديد من الظواهر الطبيعية الأخرى؛ ليست الينابيع فريدةً أو حِكرًا لكوكب الأرض.
ثوران يشبه الثوران النفاث، الذي يشار إليه غالبًا باسم (cryogeysers)، وقد لوحظ في العديد من أقمار النظام الشمسي الخارجي، وبسبب الضغط المحيط المنخفض، تتكون هذه الانفجارات من بخار بدون سائل؛ يتم جعلها مرئية بسهولة أكثر بواسطة جزيئات الغبار والجليد المحمولة بالغاز، وقد لوحظت نفاثات بخار الماء بالقرب من القطب الجنوبي لقمر إنسيلادوس في زحل، بينما لوحظت ثورات نيتروجين على قمر نبتون تريتون، وهناك أيضًا علاماتٌ على ثوران ثاني أكسيد الكربون من الغطاء الجليدي القطبي الجنوبي للمريخ، وفي الحالتين الأخيرتين، وبدلاً من أن تكون مدفوعة بالطاقة الحرارية الأرضية؛ يبدو أن الانفجارات تعتمد على التسخين الشمسي من خلال تأثير الاحتباس الحراري المؤثر في الحالة الصلبة.
جيولوجيًّا
الينابيع الحارّة من الظواهر الجيولوجية غير الدائمة، حيث ترتبط بشكل عام بالمناطق البركانية.
تحدث بدايةً بسبب تسرب المياه السطحية تدريجيًا عبر الأرض حتى تلتقي مع الصخور التي يتم تسخينها بواسطة الصهارة، ثم ترتفع المياه المدفأة حراريًا إلى السطح مرة أخرى باتجاه السطح بواسطة الحمل الحراري عبر الصخور المسامية والمكسورة، وتختلف هذه الينابيع عن الينابيع الحارة غير البركانية في بنيتها الجوفية حيث يتكون الكثير منها من فتحة صغيرة على السطح متصلة بواحد أو أكثر من الأنابيب الضيقة التي تؤدي إلى خزانات من المياه تحت الأرض وضغط صخري محكم. ويتطلب تكوين هذه الينابيع على وجه التحديد الجمع بين ثلاثة شروط جيولوجية توجد عادة في التضاريس البركانية، حيث تأتي الحرارة اللازمة لتكوين النبع من الصهارة التي يجب أن تكون قريبة من سطح الأرض، ونظام ضّخ مصنوع من الكسور والشقوق والأماكن التي يسهل اختراقها وفي بعض الأحيان تجاويف، ويتضمن ذلك أيضًا خزانًا يحتفظ بالماء أثناء تسخينه، ويتم محاذاة الينابيع بشكل عام على طول الفوالق.
Steamboat Geyser in Yellowstone
إنّ أحد المتطلبات الرئيسية التي تمكن النبع من الاندفاع هي مادة تسمى (geyserite) توجد في الصخور القريبة منه، يتم ذوبان (geyserite) -معظمه ثاني أكسيد السيليكون (SiO2)- من الصخور ويتراكم على جدران نظام الضّخ في النبع وعلى السطح، وتجعل الترسيبات القنوات التي تحمل الماء إلى السطح محكمة الضغط، وهذا يسمح بالضغط على طول الطريق حتى لا يتم تسريب المياه إلى الحصى أو التربة التي تكون عادة تحت النبع.
Geyserite
في النهاية، يبرد الماء المتبقي في النبع إلى أسفل نقطة الغليان وينتهي الاندفاع؛ لتبدأ المياه الجوفية المدفأة بالتسرب إلى الخزان، وتبدأ الدورة بأكملها مرة أخرى. وتختلف مدة الانفجارات والوقت بين الانفجارات المتتالية بشكل كبير من نبعٍ لآخر، حيث يثور ستروكر (بالإنجليزيّة: Strokkur) في أيسلندا لبضع ثوان كل بضع دقائق، بينما يندلع (Grand Geyser) في الولايات المتحدة لمدة تصل إلى 10 دقائق كل 8-12 ساعة.
حياةٌ في قلب الجحيم!
تنبع ألوان محددة من الينابيع من حقيقة أنه على الرغم من الظروف القاسية الظاهرة، غالبًا ما توجد الحياة فيها (وأيضًا في المحيطات الساخنة الأخرى) في شكل بدائيات النوى الحرارية، ولا توجد حقيقيات نواة يمكن أن تعيش أكثر من 60 درجة مئوية (140 درجة فهرنهايت).
في الستينيات من القرن الماضي، وعندما ظهر بحث بيولوجيا الينابيع الحارّة لأول مرة، كان العلماء مقتنعين عمومًا بأنه لا حياة يمكنها البقاء فوق حوالي 73 درجة مئوية كحد أقصى (163 درجة فهرنهايت) -الحد الأعلى لبقاء البكتيريا الزرقاء، كهيكل رئيسي تم وضع درجة الحرارة المثلى للبكتيريا المحبة للحرارة أقل قليلًا، حوالي (55) درجة مئوية في المتوسط (131 درجة فهرنهايت).
ومع ذلك ، أثبتت الملاحظات أنه من الممكن في الواقع أن توجد الحياة في درجات حرارة عالية وأن بعض البكتيريا تفضل درجات حرارة أعلى من درجة غليان الماء، العشرات من هذه البكتيريا معروفة.
صُورة جويَّة لِلنبع المنشوري الكبير وهو إحدى العُيُون الحمئة الواقعة في مُنتزه يلوستون الوطني. يصلُ حجم هذا النبع إلى حوالي 250 × 300 قدم (75 × 91 م). تُظهرُ هذه الصُورة تصاعُد البُخار من وسط المياه الزرقاء اللازورديَّة العميقة والحارَّة، التي لا تأوي أي شكلٍ من أشكال الحياة، وعلى الجوانب تظهر حصيرة من الطحالب والبكتيريا والعتائق البُرتُقاليَّة اللامعة.
تسويق
تستخدم الينابيع الحارة في العديد من الأنشطة مثل توليد الكهرباء والتدفئة والسياحة، كما توجد العديد من المحميات الحرارية الأرضية في جميع أنحاء العالم.
وتعد مناطق الينابيع الحارة في أيسلندا من أكثر مواقع الحرارية المهمة اقتصاديّا في العالم، فمنذ العشرينات من القرن العشرين، تم استخدام الماء الساخن الموجه من الينابيع لتدفئة الصّوبات الزراعية ولزراعة طعام لم يكن من الممكن زراعته في مناخ أيسلندا غير المضياف، هذا ويستخدم البخار والماء الساخن من الينابيع لتدفئة المنازل منذ عام (1943) في أيسلندا.
وفي عام (1979)، شجعت وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) بنشاط تطوير الطاقة الحرارية الأرضية في منطقة (Geysers-Calistoga)، “منطقة السخانات الحرارية الأرضية المعروفة بموارد الطاقة الحرارية الأرضية (KGRA) بالقرب من كاليستوغا (كاليفورنيا)”
تحكي التفاصيل الجامحة للطبيعة نفس القصة: الصدمات والانفجارات الناجمة عن الزلازل، البراكين، الينابيع الحارة، هدير الأمواج والفيضانات الرعدية، الانتفاضة الصامتة في النسغ في النباتات، العواصف من كل نوع، كلها تمثّل نبضات منظّمة، محبة وصانعة الجمال.
جون موير
إعداد: عبدالرحمن قاسم
مراجعة علمية: أحمد فكري
مراجعة لغويّة: حمزة مطالقة
تحرير: نسمة محمود
المراجع
Quakes, Eruptions, and Other Geologic Cataclysms: Revealing the Earth’s Hazards
How do geysers erupt over and over?
Studies on Thermophilic Bacteria
Geothermal energy and the land resource: conflicts and constraints in The Geysers-Calistoga KGRA
