在美国黄石国家公园，有一个游客们看着手表等待的特别地方。平坦的地面上原本没有什么动静，可一到固定的时候，滚烫的热水和水蒸气就会直冲云霄。持续几分钟的水柱随后像什么都没发生过一样消失，过了一个多小时又再次喷涌而出。这座仿佛大地按固定节拍呼气的天然喷泉，就是“间歇泉（Geyser）”。
简单来说，间歇泉是指“在地下被加热的地下水每隔一段时间便与水蒸气一起猛烈喷出的温泉”。与水总是积在池中或静静流出的普通温泉不同，它最大的特点是反复地休息、喷发。
本文将依次介绍间歇泉名称的由来与形成条件、水喷涌而出的原理、世界代表性间歇泉，以及间歇泉容易消失的原因和其隐藏的价值。
地下高压锅：间歇泉的秘密
名称的由来与形成条件
英语单词 geyser 来自冰岛西南部一处间歇泉“盖歇尔（Geysir）”的名字。它在冰岛语中意为“喷涌者”，这个词在18世纪后期进入英语后，成为称呼同类现象的普通名词。
间歇泉看似在火山地区随处可见，实际上却是地球上屈指可数的稀有地形。因为必须同时满足以下三个条件。
- 热（Heat）：地下浅处必须有岩浆，把周围的岩石烧热。
- 水（Water）：雨水或融雪水必须深深渗入地下并持续得到补充。通常会下渗到约2,000m深处，与炽热的岩石相遇。
- 管道（Plumbing System）：必须具备形状合适的储水空间和通往地表的狭窄通道。
第三个条件尤其苛刻。如果岩层松软，每次喷发都会冲刷通道，间歇泉很快就会遭到破坏。因此，即使在温泉、泥浆池和喷气孔众多的火山地区，真正喷水的间歇泉也很少见。
水直冲天空的原理
间歇泉的运作方式与厨房里的高压锅相似。一次喷发大致经过以下三个阶段。
（1）水被灌满并变热
地下水灌满储水空间和通道的同时，下层的水被炽热的岩石加热。由于通道狭窄，水上下混合而冷却的对流不容易发生。
（2）上层的水充当锅盖
上方水柱的重量压着下层的水。压力升高时沸点也会升高，所以底部的水即使远超100℃也无法沸腾，仍保持液态。这样的水称为过热水。
（3）压力释放，一下子沸腾
当底部终于产生气泡并上升时，会有少量水从泉口溢出。水柱变轻、压力下降的瞬间，过热水一下子变成水蒸气，体积大幅膨胀，水和蒸汽便从泉口猛烈喷出。
喷发结束后，剩下的水冷却到沸点以下，地下水再次渗入，同样的过程又从头开始重复。另外，间歇泉口周围会堆积白色或灰色的石头，这是溶解在热水中的硅酸在地表冷却后沉淀形成的硅华（Geyserite）。
世界代表性间歇泉
间歇泉大致分为两类：从水池中多次猛烈爆发式喷出的喷泉型间歇泉（Fountain Geyser），以及从硅华堆积而成的锥形丘中持续喷出细细水柱的锥形间歇泉（Cone Geyser）。
黄石国家公园（Yellowstone National Park）
这里是世界上间歇泉最多的地方，聚集了约300～500个，约占全球间歇泉的一半。代表性的老忠实泉（Old Faithful）是1870年由探险队命名的锥形间歇泉，平均约每92分钟喷发一次，因而得名“老忠实”。同一公园的汽船间歇泉（Steamboat）是目前活跃的间歇泉中最高的，大喷发时能把水喷到90m以上。不过它的喷发间隔从三天到几十年不等，很难知道何时会喷发。
冰岛（Iceland）
名称的主人盖歇尔正在活跃期和休眠期之间交替。紧挨着它的史托克间歇泉（Strokkur）每隔几分钟就会喷水几秒钟，成为任何游客都能轻松看到喷发场面的著名景点。
此外，俄罗斯堪察加半岛、智利埃尔塔蒂奥、新西兰北岛等也被视为间歇泉聚集的代表地区。
容易消失的间歇泉与隐藏的价值
间歇泉并不是能长久存在的地形。通道被矿物堆积堵塞，或地震改变了地下结构，喷发都可能停止。人类的活动也是一大威胁。因围观者扔进的石头或垃圾堵住泉口而“死去”的间歇泉不在少数，也有附近建起地热发电站抽用地下水后，间歇泉停止喷发的案例。
另一方面，间歇泉也是让人重新思考生命极限的地方。直到20世纪60年代，科学家们还认为超过约73℃生命就无法生存。但人们在黄石的热水中接连发现了喜高温的细菌，从其中之一水生栖热菌（Thermus aquaticus）中获得的耐热酶，成为基因检测中使用的聚合酶链式反应（PCR）的核心材料。间歇泉周围看起来被染成黄、橙、绿色，也是这些微生物的功劳。
在地球之外也观测到了类似的喷发。人们在土星的卫星恩克拉多斯南极附近捕捉到了水蒸气羽流，在海王星的卫星海卫一（特里同）上捕捉到了氮气喷出的景象。
只有地下的热、水和巧妙的管道相遇才能诞生的间歇泉，把地球是活生生、不断运动的这一事实呈现在我们眼前。想一想一根喷涌水柱中蕴含的压力与沸点的科学，这正是读懂鲜活地球的科学第一步。
