Todos os anos, milhões de pessoas visitam o Parque Nacional do Grand Canyon e param em uma das estações de água do parque. Alguns ficam na borda, vendo o cânion pela primeira vez e abrindo uma garrafa de água antes de continuar a viagem. Outros estão muito abaixo, caminhando em meio ao calor sufocante, reabastecendo os reservatórios e derramando água sobre si mesmos para se protegerem da desidratação e das doenças causadas pelo calor.
Essa água vem de uma única fonte: Roaring Springs, uma nascente alimentada por cavernas na Margem Norte. Embora os caminhantes possam ouvir e vislumbrar a nascente na Trilha North Kaibab, não há nenhuma trilha que leve diretamente a ela. Roaring Springs fornece água não apenas para os visitantes do parque, mas também para as plantas, animais e ecossistemas que dela dependem. À medida que a região se torna mais quente e mais seca, a protecção desta fonte de água vital torna-se cada vez mais importante.
Pesquisadores da Escola de Informática, Computação e Sistemas Cibernéticos da Universidade do Norte do Arizona estão trabalhando para entender melhor como funcionam Roaring Springs e outras fontes alimentadas por cavernas. Com a ajuda de uma nova subvenção financiada pelo Parque Nacional do Grand Canyon, a equipa irá expandir os esforços para mapear este sistema de água e investigar como o degelo da neve está ligado às nascentes.
“Compreender onde a água desce é importante para a infraestrutura, os animais, as plantas e o resto do ecossistema que depende dessas nascentes”, disse Blaise LaSala, Ph.D. Estudante de Ecoinformática. “Eles são como um oásis.”
Os resultados preliminares do projeto foram publicados recentemente Relatório científico.
Mapeando as cavernas escondidas do Grand Canyon
A maioria das pessoas nunca entrará nas cavernas que alimentam as nascentes do Grand Canyon. Eles estão fechados ao público e muitas vezes localizados fora da trilha estabelecida. Como resultado, muito do que os cientistas sabem sobre eles vem de projetos especiais de mapeamento.
Para sua pesquisa de doutorado, LaSala trabalhou com o especialista em sensoriamento remoto Professor Temulen “Techie” Sankey para criar mapas detalhados de vários sistemas de cavernas. Usando um scanner lidar móvel, a equipe criou modelos tridimensionais de alta resolução que capturaram as paredes, tetos, passagens e câmaras da caverna com detalhes notáveis.
Durante 45 dias, pesquisadores, voluntários e funcionários do parque documentaram mais de 10 quilômetros de passagens subterrâneas e salas.
“Não sei quão grandes e compridas são essas cavernas”, disse Sankey. “Conseguimos criar mapas 3D de alta resolução, a partir de uma perspectiva de sensoriamento remoto, o que é único e inovador. As cavernas do Grand Canyon nunca foram mapeadas desta forma em 3D.”
A obra exigiu um grande esforço logístico. Os membros da equipe carregam mochilas pesando até 55 quilos, incluindo equipamentos de líder, enquanto caminham até entradas de cavernas inacessíveis que podem levar até dois dias para serem alcançadas. Uma vez lá dentro, eles escalaram, fizeram rapel, rastejaram e até flutuaram através de seções inundadas enquanto registravam o tamanho e os padrões de fratura das cavernas.
Esses detalhes são valiosos porque a formação de cavernas segue processos geológicos reconhecidos. A disposição das passagens, rachaduras e aberturas pode revelar como a água viaja através das diferentes camadas de rocha no fundo do cânion.
Seguindo o derretimento da neve das fontes estrondosas
A explicação mais simples para a origem da água é a superfície, especificamente o degelo do planalto Kaibab.
Uma questão mais difícil é como a água viaja no subsolo antes de emergir em nascentes como Roaring Springs.
As nascentes alimentadas por cavernas estão localizadas entre as formações calcárias Redwall e Muav. Várias outras camadas rochosas ficam entre essas nascentes e a superfície superior. Experimentos anteriores de rastreamento de corantes conduzidos pelo parque mostraram que a água pode se mover com uma rapidez surpreendente através deste sistema subterrâneo.
Abe Springer, professor da Escola de Terra e Sustentabilidade da NAU e colaborador do projeto, trabalhou com Park no estudo de rastreamento de corante. Em algumas experiências, o corante derramado em buracos no planalto percorreu cerca de 20 quilómetros e apareceu nas nascentes em menos de uma semana.
Exatamente como a água se move através da superfície permanece incerto. Fatores como fraturas, falhas, permeabilidade das rochas e caminhos subterrâneos afetam as viagens.
“A pesquisa estava fazendo conexões geológicas entre o que podemos ver na superfície e o que podemos ver a centenas ou milhares de metros de profundidade”, disse Sankey.
“É como olhar para uma caixa preta”, acrescentou LaSala. “Você pode ver o que entra e o que sai, mas é muito difícil medir o que está acontecendo lá. Agora que sabemos quais padrões existem, podemos realmente começar a relacionar os dados às mudanças da primavera ao longo do tempo.”
Qualidade da água e risco de poluição
Compreender estas passagens subterrâneas é mais do que curiosidade científica. Isto tem implicações práticas para a qualidade da água e a segurança pública.
As maiores nascentes do Grand Canyon são alimentadas pelo sistema cársico, que Sankey compara ao “queijo suíço” por causa dos numerosos buracos, canais e aberturas na rocha. A água pode mover-se rapidamente por esse caminho, com poucas oportunidades de filtração natural.
Isso significa que os contaminantes também podem viajar mais rápido. Áreas que escapam de incêndios florestais ou bactérias, por exemplo E. coli Roaring Springs pode entrar no sumidouro conectado à caverna e alcançar o abastecimento de água. Se for detectada contaminação, os funcionários do parque poderão ter de interromper temporariamente as operações de bombeamento até que o problema seja resolvido.
Ao identificar onde a água entra no sistema e como se move, os investigadores podem ajudar os gestores a identificar fontes de contaminação e reduzir o risco de futuras perturbações.
Nova pesquisa sobre derretimento de neve e sumidouros
A próxima fase do projeto está prevista para começar no início de 2026.
Usando pesquisas aerotransportadas e observações de satélite coletadas ao longo de décadas, LaSala e Sankey planejam mapear buracos em ambos os lados do Grand Canyon enquanto examinam os padrões de acúmulo e derretimento de neve nos últimos 40 anos.
Grande parte do próximo trabalho se concentrará nas características da superfície, embora os pesquisadores continuem interessados em explorar cavernas recém-descobertas se surgirem oportunidades.
O objetivo é compreender melhor os processos geológicos que influenciam a formação de sumidouros, o desaparecimento de riachos e o movimento das águas subterrâneas. Os pesquisadores irão comparar padrões observados na superfície com documentos registrados no interior da caverna. Os resultados também orientarão futuros experimentos de rastreamento de corantes.
O derretimento da neve é um foco particularmente importante porque o Arizona sofreu declínio nos níveis de neve ao longo do tempo e a região do Grand Canyon seguiu uma tendência semelhante.
O projeto criará um arquivo abrangente de dados ambientais que pode ser combinado com lidar e outros recursos de imagem para melhorar a compreensão dos sistemas hídricos em toda a região.
Por que as descobertas são importantes além do Arizona
Embora a pesquisa beneficie diretamente o Parque Nacional do Grand Canyon, seu significado se estende além do norte do Arizona.
Mais de um bilhão de pessoas em todo o mundo dependem da água de nascentes cársticas. Melhorar a compreensão dos cientistas sobre como a água se move através destes complexos sistemas subterrâneos pode ajudar a informar os esforços globais de gestão da água.
As descobertas também podem ser valiosas para as tribos nativas americanas localizadas dentro ou perto do parque.
“É emocionante encontrar padrões que verificam hipóteses feitas há mais de 50 anos”, disse LaSala. “Temos todos esses dados incríveis agora e estamos tentando combiná-los com outros dados para encontrar coisas úteis. Há tantos lugares que poderiam se beneficiar desse tipo de análise.”
Como o fogo do Dragon Bravo afeta os estudos?
Os investigadores esperam que o incêndio do Dragon Bravo afecte as observações futuras, mas vêem-no como mais um factor a incluir no seu trabalho, e não como um obstáculo que altera a missão geral.
Quando questionados sobre como o incêndio poderá afectar o projecto, tanto LaSala como Sankey reconheceram que desenvolvimentos inesperados são comuns na investigação científica.
“Esta é uma nova reviravolta na nossa investigação”, disse Sankey.
Os efeitos dos incêndios no planalto Kaibab provavelmente mudarão algumas das condições ambientais que os investigadores estão observando. À medida que o projeto avança, essas mudanças serão incluídas na análise, e a equipe planeja ajudar o parque a compreender ao máximo os efeitos do incêndio.
