Un respiradero hidrotermal es una fisura en el lecho marino de la que se descarga agua calentada geotérmicamente . Los respiraderos hidrotermales se encuentran comúnmente cerca de lugares volcánicamente activos, áreas donde las placas tectónicas se están separando en centros de expansión , cuencas oceánicas y puntos calientes . [1] Los depósitos hidrotermales son rocas y depósitos de minerales formados por la acción de respiraderos hidrotermales.
Los respiraderos hidrotermales existen porque la tierra es geológicamente activa y tiene grandes cantidades de agua en su superficie y dentro de su corteza. Bajo el mar, los respiraderos hidrotermales pueden formar elementos llamados fumadores negros o fumadores blancos . En relación con la mayoría de las profundidades marinas, las áreas alrededor de los respiraderos hidrotermales submarinos son biológicamente más productivas, y a menudo albergan comunidades complejas alimentadas por los productos químicos disueltos en los fluidos del respiradero. Las bacterias quimiosintéticas y las arqueas forman la base de la cadena alimentaria y dan soporte a diversos organismos, incluidos gusanos tubulares gigantes , almejas, lapas y camarones. Se cree que existen respiraderos hidrotermales activos en JúpiterEs la luna Europa , y Saturno 's luna Encelado , [2] [3] y se especula que los respiraderos hidrotermales antiguos existió una vez en Marte . [1] [4]
Los respiraderos hidrotermales en las profundidades del océano se forman típicamente a lo largo de las dorsales oceánicas , como el East Pacific Rise y el Mid-Atlantic Ridge . Estos son lugares donde dos placas tectónicas están divergiendo y se está formando una nueva corteza.
El agua que sale de los respiraderos hidrotermales del fondo marino consiste principalmente en agua de mar extraída del sistema hidrotermal cerca del edificio volcánico a través de fallas y sedimentos porosos o estratos volcánicos, además de algo de agua magmática liberada por el magma ascendente . [1] En los sistemas hidrotermales terrestres, la mayor parte del agua que circula dentro de los sistemas de fumarolas y géiseres es agua meteórica más agua subterránea que se ha filtrado hacia el sistema térmico desde la superficie, pero también suele contener una parte de agua metamórfica , agua magmática. y salmuera formativa sedimentariaque es liberado por el magma. La proporción de cada uno varía de un lugar a otro.
En contraste con la temperatura ambiente del agua de aproximadamente 2 ° C (36 ° F) a estas profundidades, el agua emerge de estos respiraderos a temperaturas que van desde 60 ° C (140 ° F) [5] hasta 464 ° C (867 ° F). [6] [7] Debido a la alta presión hidrostática en estas profundidades, el agua puede existir en su forma líquida o como un fluido supercrítico a tales temperaturas. El punto crítico del agua (pura) es 375 ° C (707 ° F) a una presión de 218 atmósferas .
Sin embargo, la introducción de salinidad en el fluido eleva el punto crítico a temperaturas y presiones más altas. El punto crítico del agua de mar (3,2% en peso de NaCl) es 407 ° C (765 ° F) y 298,5 bares, [8] correspondientes a una profundidad de ~ 2.960 m (9.710 pies) por debajo del nivel del mar. En consecuencia, si un fluido hidrotermal con una salinidad de 3,2 wt. % NaCl ventila por encima de 407 ° C (765 ° F) y 298,5 bares, es supercrítico. Además, se ha demostrado que la salinidad de los fluidos de ventilación varía ampliamente debido a la separación de fases en la corteza. [9]El punto crítico para los fluidos de menor salinidad se encuentra en condiciones de temperatura y presión más bajas que las del agua de mar, pero más altas que las del agua pura. Por ejemplo, un fluido de ventilación con 2,24 wt. El% de salinidad de NaCl tiene el punto crítico a 400 ° C (752 ° F) y 280,5 bares. Así, el agua que emerge de las partes más calientes de algunos respiraderos hidrotermales puede ser un fluido supercrítico , que posee propiedades físicas entre las de un gas y las de un líquido . [6] [7]