Ежегодно миллионы туристов национального парка утоляют жажду у местных водных станций, не задумываясь, что вся питьевая вода для людей, а также для выживания местной флоры и фауны поступает из единственного места — скрытого глубоко в скалах природного источника Роуринг-Спрингс (Roaring Springs) в штате Аризона. В условиях, когда климат в регионе становится все более жарким и засушливым, ученым было важно понять, как именно талая вода с поверхности проникает сквозь километры породы и подпитывает этот жизненно важный оазис. Результаты их работы были опубликованы в журнале Scientific Reports.
Чтобы разобраться в этом, команда из Университета Северной Аризоны (NAU) под руководством доцента Темуулена Санки (Temuulen Sankey) и докторанта Блейза ЛаСалы (Blase LaSala) отправилась в опасную экспедицию. На протяжении 45 дней ученые и волонтеры пробирались через закрытые для публики дикие пещеры каньона. Перенося на себе рюкзаки с высокотехнологичным оборудованием, они карабкались по отвесным скалам, спускались на тросах и буквально плыли по затопленным подземным залам.
В результате исследователям удалось впервые в истории построить детальные трехмерные цифровые модели более чем 10 километров подземных проходов. Для этого они использовали лидары (мобильные лазерные сканеры). Полученные 3D-карты высокой четкости раскрыли расположение трещин, швов и пустот в известняковых пластах, обнажив скрытые маршруты, по которым вода путешествует под землей.
Как выяснилось, Гранд-Каньон питает так называемая карстовая система (особый тип рельефа, где вода со временем растворяет горные породы, образуя в них пустоты), которую ученые сравнивают со «швейцарским сыром» из-за обилия дыр, каналов и промоин в скалах. Вода от тающего снега на плато Кайбаб просачивается в воронки на поверхности и движется по этим подземным лабиринтам с поразительной скоростью.
Проверить эту гипотезу помогли специальные гидрологические тесты, в которых участвовал профессор Эйб Спрингер (Abe Springer). Чтобы проследить путь воды, исследователи заливали безопасный яркий краситель в поверхностные карстовые воронки на плато. Эксперимент показал поразительную скорость: вода преодолевает путь почти в 20 километров по запутанным подземным лабиринтам и выходит на поверхность в источнике Роуринг-Спрингс всего через неделю.
Такая высокая скорость таит в себе и серьезную опасность: подобные природные каналы практически не фильтруют воду. Это значит, что любые загрязнения с поверхности — будь то сажа от лесных пожаров или опасные бактерии — могут мгновенно попасть в питьевую систему Гранд-Каньона. Теперь, когда ученые расшифровали подземную структуру каньона, администрация парка сможет оперативно вычислять источники загрязнения и защищать оазис от экологических угроз. Примечательно, что это открытие имеет глобальное значение: сегодня от карстовых источников по всему миру напрямую зависит водоснабжение более миллиарда человек.