Simulação das primeiras chaminés hidrotérmicas da Terra em um ambiente de gradiente térmico

A impressão 3D do condensador de refrigeração permite que métodos experimentais previamente desenvolvidos sejam facilmente modificados para controle de temperatura. Os designs digitais podem então ser facilmente compartilhados, modificados e impressos por qualquer pesquisador com acesso a uma impressora 3D. Este método poderia ser usado para simular processos hidrotérmicos na Terra, mas também poderia ser usado para simular eventos hidrotérmicos na lua de Júpiter Europa ou na lua de Saturno Encélado.

O método que desenvolvemos combina uma variedade de componentes de forma única. A demonstração visual permitirá que estudantes e pesquisadores interessados em reproduzir ou adaptar esses métodos vejam como montar e operar o aparelho experimental. Comece colocando o ormistor em uma posição estável em um banco lateral o mais próximo possível do capô da fumaça.

Insira o lado USB de um cabo adaptador RS-232 na porta USB do computador e conecte o cabo em uma tomada de alimentação. Ligue a energia do ormistor e do software do ormistor no computador. Verifique os cabos de fita e certifique-se de que estão conectados corretamente aos pinos nos pinos do cabo RS-232.

Uma vez conectado, certifique-se de que a saída leia 100% em barras vermelhas. Quando o ormistor está piscando medições de intervalo frequentes alteram o tempo de intervalo para 60 segundos. Na caixa de opções do controlador em direção à parte inferior, exclua um segundo e mude para 60 segundos.

Em seguida, clique no botão OK. Clique no botão oval ao lado do logotipo da empresa rotulado em escala automática. Note a linha amarela que mostra a leitura da temperatura.

Dentro da área do enredo, clique com o botão direito do mouse para ajustar o enredo ao seu gosto, como o dimensionamento e os eixos X e Y. Clique com o botão direito do mouse na área do enredo e clique em exportar para Excel antes que uma nova leitura comece. Salve os dados de temperatura e tempo na planilha que foi criada automaticamente pelo programa.

Coloque a sonda do ormistor metálico no vaso oceânico de vidro dentro do condensador. Certifique-se de que a sonda está definida para o lado do vidro e cubra o vidro com parafilm. Encha um balde de tamanho médio com água até a metade, coloque o balde dentro de uma panela de plástico e adicione gelo à água até quase cheio.

Coloque as duas mangueiras de corte de plástico em cada extremidade da bomba de água. Observe que a abertura vertical da bomba é onde a água será derramada para começar a escorrizar, e a abertura horizontal é onde a água é ejetada. Conecte a bomba em uma tomada, mas deixe os conectores elétricos abertos.

Conecte a mangueira de plástico horizontal à porta condensadora mais alta voltada para a direita e certifique-se de que a mangueira é longa o suficiente para alcançar o balde de gelo. Conecte outra mangueira de plástico de corte à porta do condensador esquerdo. Posicione esta mangueira sobre o balde de água gelada em que a água será ejetada do condensador.

Despeje água fria através da mangueira conectada à abertura vertical da bomba. Quando a bomba estiver cheia de água, chegando até a porta do condensador, mergulhe a mangueira no banho de água gelada e conecte imediatamente os conectores elétricos. Prime a bomba para começar a fluir água através do condensador, encher o balde com gelo, e colocar um termômetro no balde para verificar a temperatura.

Continue adicionando mais gelo para manter a água a uma temperatura fria e colhendo um pouco da água mais quente. Enrole uma almofada ao redor da seringa de sulfeto e enrosque firmemente em dois grampos de metal ao redor da almofada. Despeje uma ou duas soluções oceânicas nos navios pré-fabricados da chaminé.

Despeje uma solução oceânica no frasco de vidro com um condensador e a outra no recipiente de temperatura ambiente sem condensador, certificando-se de não mover a sonda de temperatura. Inicie a injeção e comece a registrar a temperatura do oceano no ormistor. Uma vez que a água esteja circulando pelo condensador, a sonda de temperatura do ormistor começará a exibir a queda de temperatura dentro do oceano.

Uma vez que o simulador de fluido hidrotérmico chegou ao frasco do oceano, uma estrutura precipitada mineral começou a se formar que ficou cada vez mais espessa durante a injeção. Soluções mais concentradas de sulfeto permitiram precipitações minerais mais altas e resistentes. Em alguns casos, nenhuma estrutura foi formada apenas uma sopa mineral de sulfeto líquido que acabaria por se estabelecer como um sedimento.

Em experimentos de chaminé de gradiente térmico com estruturas de chaminé sólidas de sulfeto de ferro geralmente não se fundiram tão bem quanto à temperatura ambiente. As chaminés no gradiente de temperatura eram de corda e tênues na natureza. Considerando que os resultados do gradiente não térmico apresentaram estruturas mais semi-permanentes.

O mesmo aconteceu quando o fluido hidrotérmico foi aquecido. Uma chaminé de sulfeto de ferro sólido foi capaz de se formar entre uma solução hidrotérmica de temperatura ambiente e simulador de oceano frio em concentrações mais altas de sulfeto e ferro. O efeito de um gradiente térmico sobre o crescimento das chaminés de hidróxido de ferro também foi testado.

Enquanto o experimento de hidróxido de ferro de temperatura ambiente produziu um precipitado de chaminé robusto, o experimento de gradiente térmico resultou em uma quantidade menor de material de chaminé que não se fundiu verticalmente. Após este procedimento, uma ampla gama de gradientes de química e temperatura pode ser explorada para entender melhor o papel dos gradientes de temperatura nesses sistemas químicos dinâmicos.