Todos os anos, milhões de visitantes do Parque Nacional do Grand Canyon param em uma estação de água, alheios ao fato de que sua hidratação depende de uma nascente alimentada por cavernas chamada Roaring Springs, na borda norte — um local tão inacessível que não há trilha até ele. Essa única fonte abastece não apenas turistas, mas também as plantas, animais e ecossistemas inteiros que chamam o cânion de lar. E, à medida que a região fica mais quente e seca, proteger essa fonte vital de água está se tornando cada vez mais importante, porque nada diz 'férias' como uma crise hídrica induzida pela seca.
Pesquisadores da Escola de Informática, Computação e Sistemas Cibernéticos da Universidade do Norte do Arizona estão no caso, tentando entender como Roaring Springs e outras nascentes alimentadas por cavernas realmente funcionam. Com uma nova concessão do Parque Nacional do Grand Canyon, eles expandirão os esforços para mapear esses sistemas de água e descobrir como o degelo da neve se conecta às nascentes. "Entender onde a água afunda é crítico para a infraestrutura, os animais, as plantas e o resto dos ecossistemas que dependem dessas nascentes", disse Blase LaSala, estudante de doutorado em ecoinformática. "Elas são como oásis." Descobertas iniciais foram publicadas recentemente no Scientific Reports, porque aparentemente até a água de caverna merece revisão por pares.
A maioria das pessoas nunca entrará nas cavernas que alimentam as nascentes do Grand Canyon — elas são fechadas ao público e frequentemente localizadas longe das trilhas estabelecidas. Então os cientistas têm que ser criativos. Para sua pesquisa de doutorado, LaSala trabalhou com a professora Temuulen "Teki" Sankey, especialista em sensoriamento remoto, para criar mapas detalhados de vários sistemas de cavernas. Usando um scanner lidar móvel, a equipe produziu modelos 3D de alta resolução capturando paredes, tetos, passagens e câmaras das cavernas com detalhes notáveis. Ao longo de 45 dias, pesquisadores, voluntários e funcionários do parque documentaram mais de 10 quilômetros de passagens e salas subterrâneas. "Eu não tinha ideia do quão grandes e longas essas cavernas são", admitiu Sankey. "As cavernas do Grand Canyon nunca foram mapeadas em 3D assim." O trabalho exigiu um esforço logístico considerável: os membros da equipe carregavam mochilas de até 25 quilos, incluindo equipamento lidar, enquanto caminhavam até entradas remotas de cavernas que podiam levar até dois dias para serem alcançadas. Uma vez lá dentro, eles escalaram, desceram de rapel, rastejaram e até flutuaram por seções alagadas enquanto registravam as formas e padrões de fratura das cavernas. Uma quinta-feira casual, na verdade.
A explicação mais simples para de onde vem a água é o degelo do Planalto Kaibab. A questão mais difícil é como essa água viaja subterraneamente antes de emergir em nascentes como Roaring Springs. As nascentes alimentadas por cavernas estão localizadas dentro das formações de calcário Redwall e Muav, com várias camadas de rocha entre elas e a superfície. Experimentos anteriores de rastreamento com corante feitos pelo parque mostraram que a água pode se mover surpreendentemente rápido — em alguns testes, o corante derramado em sumidouros no planalto percorreu cerca de 20 quilômetros e apareceu em nascentes em apenas uma semana. Exatamente como ela se move permanece incerto, com fraturas, falhas, permeabilidade das rochas e caminhos subterrâneos desempenhando um papel. "É como olhar para uma caixa preta", disse LaSala. "Você vê o que entra e o que sai, mas é muito difícil quantificar o que está acontecendo lá dentro."
Entender esses caminhos não é apenas acadêmico: tem implicações práticas para a qualidade da água e a segurança pública. As maiores nascentes do Grand Canyon são alimentadas por sistemas cársticos, que Sankey compara a "queijo suíço" por causa dos numerosos buracos, canais e aberturas na rocha. A água se move rapidamente por esses caminhos, deixando pouca oportunidade para filtração natural — o que significa que contaminantes como escoamento de incêndios florestais ou E. coli também podem viajar rapidamente. Se a contaminação for detectada, os funcionários do parque podem interromper temporariamente as operações de bombeamento até que o problema seja resolvido. Ao identificar onde a água entra no sistema e rastrear como ela se move, os pesquisadores podem ajudar os gestores a localizar fontes de contaminação e reduzir o risco de futuras interrupções.