Todos os anos, milhões de visitantes do Parque Nacional do Grand Canyon param em uma das estações de água do parque. Alguns ficaram na borda, vendo o cânion pela primeira vez e enchendo suas garrafas de água antes de continuarem a jornada. Outros estavam muito menos abastados, caminhando sob o calor sufocante para reabastecer os reservatórios de água e regar-se para evitar a desidratação e a insolação.
A água vem de uma fonte: Roaring Spring, uma nascente em uma caverna na Margem Norte. Embora os caminhantes possam ouvir e ver a nascente na Trilha North Kaibab, não há uma trilha direta que leve até lá. Roaring Spring 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 seca, a protecção desta importante fonte de água torna-se cada vez mais importante.
Pesquisadores da Escola de Informática, Computação e Sistemas em Rede da Universidade do Norte do Arizona estão trabalhando para compreender melhor as funções de Roaring Spring e de outras nascentes de cavernas. Apoiada por uma nova subvenção financiada pelo Parque Nacional do Grand Canyon, a equipa irá intensificar os esforços para mapear estes sistemas hídricos e investigar como o degelo da neve se relaciona com as nascentes.
“Compreender onde a água desce é fundamental para a infraestrutura, os animais, as plantas e outros ecossistemas que dependem dessas fontes”, disse Blase LaSala, Ph.D. Estudante de informática econômica. “Eles são como oásis.”
As primeiras descobertas do projeto foram publicadas recentemente em relatório científico.
Mapeando as cavernas escondidas do Grand Canyon
A maioria das pessoas nunca entrará nas cavernas que fornecem a água da nascente do Grand Canyon. Não estão abertos ao público e muitas vezes estão longe das rotas estabelecidas. Como resultado, muito do que os cientistas sabem sobre eles vem de programas de mapeamento especializados.
Para sua pesquisa de doutorado, Lasala colaborou com o especialista em sensoriamento remoto Professor Temuulen “Teki” Sankey para criar mapas detalhados de múltiplos sistemas de cavernas. A equipe usou scanners lidar móveis para criar modelos tridimensionais de alta resolução que capturaram detalhes impressionantes das paredes, tetos, passagens e salas da caverna.
Durante 45 dias, pesquisadores, voluntários e funcionários do parque documentaram mais de 10 quilômetros de passagens e câmaras subterrâneas.
“Não sei quão grandes ou longas são essas cavernas”, disse Sankey. “Fomos capazes de produzir mapas 3D de alta resolução, e isso é o que há de único e inovador a partir de uma perspectiva de sensoriamento remoto. As cavernas do Grand Canyon nunca foram mapeadas desta forma em 3D.”
O trabalho exige muita logística. Os membros da equipe carregam mochilas pesando até 55 libras, incluindo equipamento lidar, e caminham até a entrada remota da caverna, que pode levar até dois dias para ser alcançada. Uma vez lá dentro, eles escalaram, fizeram rapel, rastejaram e até flutuaram pelas seções submersas enquanto registravam o formato da caverna e os padrões de rachaduras.
Esses detalhes são valiosos porque a formação da caverna segue processos geológicos identificáveis. A disposição dos canais, fendas e aberturas pode mostrar como a água se move através das diferentes camadas de rocha abaixo do canyon.
Siga a neve derretida até Roaring Spring
A explicação mais simples para a origem da água é a superfície, especificamente o degelo do planalto Kaibab.
A questão mais difícil é como a água se move no subsolo antes de fluir de nascentes como Roaring Spring.
As nascentes das cavernas estão localizadas nas formações calcárias Redwall e Muav. Várias outras formações rochosas situam-se entre estas nascentes e a superfície acima. Experiências anteriores de traçado de corante no parque mostraram que a água pode mover-se através deste sistema subterrâneo a velocidades alarmantes.
Abe Springer, professor da Escola de Terra e Sustentabilidade da NAU e colaborador do projeto, trabalhou com o parque no estudo de rastreamento de corantes. Em alguns testes, o corante derramado em buracos nas terras altas percorreu aproximadamente 20 quilômetros e apareceu nas nascentes em apenas uma semana.
Exatamente como a água se move através do solo permanece incerto. Fatores como rachaduras, falhas, permeabilidade das rochas e passagens subterrâneas podem afetar a viagem.
“O trabalho do artigo é fazer 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 está entrando e o que está saindo, mas é difícil quantificar o que está acontecendo. Agora que conhecemos os padrões, podemos realmente começar a vincular os dados às mudanças ao longo do tempo na primavera.”
Qualidade da água e riscos de poluição
Compreender estas passagens subterrâneas é importante não apenas para a curiosidade científica. Também tem implicações práticas para a qualidade da água e a segurança pública.
As maiores nascentes do Grand Canyon são alimentadas por um sistema cársico, que Sankey comparou ao “queijo suíço” por causa dos inúmeros buracos, canais e aberturas na rocha. A água pode mover-se rapidamente por esses caminhos, deixando poucas oportunidades para filtração natural.
Isso significa que os contaminantes também podem se espalhar rapidamente. Escoamento de áreas queimadas por incêndios florestais ou bactérias, por ex. E. coli É possível entrar no sumidouro conectado à Caverna Roaring Spring e chegar ao abastecimento de água. Se for detectada contaminação, os funcionários do parque poderão ter de encerrar temporariamente as operações de bombeamento até que o problema seja resolvido.
Ao determinar onde a água entra no sistema e ao rastrear como ela se move, os pesquisadores podem ajudar os gestores a identificar a fonte de contaminação e reduzir o risco de interrupções futuras.
Novo estudo sobre derretimento de neve e sumidouros
A próxima fase do projeto está prevista para começar no início de 2026.
Lasala e Sankey planejam usar pesquisas aéreas e observações de satélite coletadas ao longo de décadas para mapear buracos em ambos os lados do Grand Canyon, ao mesmo tempo em que examinam os padrões de neve acumulada e derretimento da neve nos últimos 40 anos.
Grande parte do próximo trabalho se concentrará nas características da superfície, embora os pesquisadores ainda estejam interessados em explorar as cavernas recém-descobertas, se tiverem oportunidade.
O objetivo é compreender melhor os processos geológicos que influenciam a formação de sumidouros, a perda de riachos e o movimento das águas subterrâneas. Os pesquisadores irão comparar os padrões observados na superfície com os padrões registrados dentro da caverna. Essas descobertas também orientarão futuros experimentos de rastreamento de corantes.
O derretimento da neve é um foco particularmente importante porque a quantidade de neve no Arizona tem diminuído ao longo do tempo e a região do Grand Canyon está seguindo a mesma tendência.
O programa criará um extenso arquivo de dados ambientais que podem ser combinados com lidar e outros recursos de imagem para melhorar a compreensão dos sistemas hídricos em toda a região.
Por que essas descobertas são importantes além do Arizona
Embora esta pesquisa beneficie diretamente o Parque Nacional do Grand Canyon, as implicações vão muito além do norte do Arizona.
Mais de um bilhão de pessoas em todo o mundo dependem de água de nascente cárstica. Melhorar a compreensão dos cientistas sobre como a água se move através destes complexos sistemas subterrâneos poderia ajudar a informar os esforços de gestão da água em todo o mundo.
As descobertas também podem ser valiosas para tribos nativas americanas dentro ou perto do parque.
“É emocionante encontrar padrões que validem suposições feitas há mais de 50 anos”, disse Lasala. “Temos todos esses dados incríveis agora e estamos tentando combiná-los com outros dados para encontrar algo útil. Há muitos lugares que poderiam se beneficiar desse tipo de análise.”
Como o fogo do Dragon Bravo afeta a pesquisa
Os investigadores esperam que o Dragon Bravo Fire afecte as observações futuras, mas vêem-no como mais um factor a incorporar no esforço, em vez de um obstáculo que altera a missão global.
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.
O impacto do incêndio no planalto Kaibab pode alterar algumas das condições ambientais que os investigadores estão a monitorizar. À medida que o projeto continua, essas mudanças serão incorporadas à análise, e a equipe planeja ajudar o parque a compreender o impacto dos incêndios sempre que possível.
