În fiecare an, milioane de vizitatori ai Parcului Național Marele Canion se opresc la o stație de apă, neștiind că hidratarea lor depinde de un izvor alimentat de peșteri numit Roaring Springs pe North Rim – un loc atât de inaccesibil încât nu există niciun traseu până la el. Această singură sursă aprovizionează nu doar turiștii, ci și plantele, animalele și întregul ecosistem care numește canionul acasă. Și pe măsură ce regiunea devine mai caldă și mai uscată, protejarea acestei surse vitale de apă devine din ce în ce mai importantă, pentru că nimic nu spune 'vacanță' ca o criză de apă indusă de secetă.

Cercetătorii de la Școala de Informatică, Calcul și Sisteme Cibernetice a Universității Northern Arizona sunt pe caz, încercând să înțeleagă cum funcționează de fapt Roaring Springs și alte izvoare alimentate de peșteri. Cu un nou grant de la Parcul Național Marele Canion, își vor extinde eforturile de a cartografia aceste sisteme de apă și de a afla cum se conectează topirea zăpezii cu izvoarele. 'Înțelegerea unde se infiltrează apa este critică pentru infrastructură, animale, plante și restul ecosistemelor care depind de aceste izvoare', a spus Blase LaSala, student doctorand în ecoinformatică. 'Sunt ca niște oaze.' Descoperirile timpurii au fost publicate recent în Scientific Reports, pentru că, aparent, chiar și apa din peșteri merită recenzie inter pares.

Majoritatea oamenilor nu vor intra niciodată în peșterile care alimentează izvoarele Marelui Canion – sunt închise publicului și adesea situate departe de traseele stabilite. Așa că oamenii de știință trebuie să fie creativi. Pentru cercetarea sa doctorală, LaSala a lucrat cu profesoara Temuulen 'Teki' Sankey, expertă în teledetecție, pentru a crea hărți detaliate ale mai multor sisteme de peșteri. Folosind un scanner lidar mobil, echipa a produs modele 3D de înaltă rezoluție care captează pereții, tavanele, pasajele și camerele peșterilor în detaliu remarcabil. Timp de 45 de zile, cercetători, voluntari și personalul parcului au documentat peste 10 kilometri de pasaje și încăperi subterane. 'Nu aveam idee cât de mari și lungi sunt aceste peșteri', a recunoscut Sankey. 'Peșterile Marelui Canion nu au fost niciodată cartografiate în 3D așa.' Munca a necesitat un efort logistic major: membrii echipei au cărat rucsacuri de până la 25 de kilograme, inclusiv echipament lidar, în timp ce făceau drumeții până la intrări îndepărtate în peșteri, care puteau dura până la două zile pentru a fi atinse. Odată ajunși înăuntru, s-au cățărat, au rapelat, s-au târât și chiar au plutit prin secțiuni inundate în timp ce înregistrau formele și modelele de fracturi ale peșterilor. O joi obișnuită, de fapt.

Cea mai simplă explicație pentru de unde vine apa este topirea zăpezii de pe Podișul Kaibab. Întrebarea mai grea este cum călătorește acea apă subteran înainte de a ieși la izvoare precum Roaring Springs. Izvoarele alimentate de peșteri sunt situate în formațiunile de calcar Redwall și Muav, cu mai multe straturi de rocă între ele și suprafață. Experimentele anterioare de urmărire a coloranților efectuate de parc au arătat că apa se poate mișca surprinzător de repede – în unele teste, colorantul turnat în doline de pe podiș a parcurs aproximativ 20 de kilometri și a apărut la izvoare în doar o săptămână. Exact cum se mișcă rămâne incert, fracturile, falii, permeabilitatea rocii și căile subterane jucând toate un rol. 'Este ca și cum te-ai uita la o cutie neagră', a spus LaSala. 'Vezi ce intră și ce iese, dar este foarte greu să cuantifici ce se întâmplă acolo.'

Înțelegerea acestor căi nu este doar academică: are implicații practice pentru calitatea apei și siguranța publică. Cele mai mari izvoare ale Marelui Canion sunt alimentate de sisteme carstice, pe care Sankey le compară cu 'cașcavalul elvețian' datorită numeroaselor găuri, canale și deschideri din rocă. Apa se mișcă rapid prin aceste căi, lăsând puține oportunități pentru filtrarea naturală – ceea ce înseamnă că poluanți precum scurgerile de incendiu sau E. coli ar putea călători rapid. Dacă se detectează contaminare, oficialii parcului pot opri temporar operațiunile de pompare până când problema este rezolvată. Prin identificarea locului unde apa intră în sistem și urmărirea modului în care se mișcă, cercetătorii pot ajuta managerii să identifice sursele de contaminare și să reducă riscul de întreruperi viitoare.