Таємниці водопостачання Гранд-Каньйону: 3D-карти печер показали ризики забруднення
Під плато на північному краю Гранд-Каньйону вчені дослідили понад 10 кілометрів підземних печер, якими рухається вода до одного з головних джерел водопостачання національного парку. Створені тривимірні карти допомагають зрозуміти, як працює ця прихована система, а також чому вона особливо вразлива до забруднення з поверхні.
Протягом десятиліть воду для відвідувачів парку постачають із джерела Roaring Springs, яке живиться підземними водами. За даними дослідження, опублікованого в серпні 2025 року, науковці з Університету Північної Аризони (NAU) зафіксували понад 10 км печерних ходів, що формують частину цієї системи.
Як лазерне сканування відкрило підземний лабіринт
Дослідження очолив аспірант NAU Блейз ЛаСала, який спеціалізується на екоінформатиці. До роботи долучився професор Темуу́лен «Текі» Санкей — фахівець із дистанційного зондування, а також працівники національного парку та волонтери.
Команда обстежила три печерні системи: Roaring Springs Cave, Muav West Cave і Redwall East Cave. Для цього використовували портативний лідарний сканер, який випромінює лазерне світло ближнього інфрачервоного діапазону та реєструє до 300 тисяч точок за секунду.
За 25 днів дослідники задокументували 10,2 км підземних ходів. Деякі з них простягаються більш ніж на кілометр від входу та сягають глибини близько 400 метрів. У печері Muav West результати лазерного сканування збіглися з традиційною геодезичною зйомкою на 98%. Водночас лідар дозволив охопити приблизно вдвічі більшу відстань за такий самий час.
Як вода проходить крізь вапнякові породи
Печери утворилися внаслідок карстових процесів: вода поступово розчиняє вапняк, створюючи тріщини, порожнини та підземні канали. Досліджені породи належать до шарів Redwall і Muav, розташованих приблизно на 700 метрів нижче поверхні плато.
Вода проходить крізь них переважно вертикальними тріщинами та підземними каналами. Це підтверджують і випробування з барвником: речовина, яку додавали в поверхневі карстові лійки, досягала джерел на відстані близько 20 км лише за тиждень.
На основі тривимірних моделей автори припускають, що сучасний рух підземних вод визначають майже вертикальні розломи та нахил шарів гірських порід. Ці особливості пов’язують із тектонічними процесами й підняттям регіону. У печері Redwall East дослідники також помітили сліди, які можуть свідчити про використання сучасним водним потоком давніших підземних каналів.
Пожежі підвищують ризик забруднення
Карстові водоносні системи складно досліджувати й моделювати, а забруднення може швидко поширюватися ними. Наприклад, стоки з територій після лісових пожеж або бактерії E. coli, що потрапляють у карстові лійки, здатні дістатися джерела Roaring Springs. У такому разі адміністрації парку, можливо, доведеться тимчасово зупинити водозабір.
Особливе занепокоєння викликає пожежа Dragon Bravo, яка почалася 4 липня 2025 року. Вона охопила близько 60,5 тисячі гектарів, зокрема майже 28,8 тисячі гектарів території національного парку. Пожежа змінила умови на плато Кайбаб, де формується снігове живлення джерела. Тепер науковцям потрібно враховувати й ці наслідки.
Наступний етап — дослідження всієї території
Новий грант від адміністрації Гранд-Каньйону дасть змогу розширити картографування. Дослідники планують використовувати повітряне лідарне сканування та супутникові знімки за кілька десятиліть, щоб виявити карстові лійки по обидва боки каньйону й простежити, як змінювалося накопичення снігової води протягом останніх 40 років.
Це важливо не лише для захисту водопостачання. Від джерел залежать місцеві рослини, тварини та цілі екосистеми. Як наголошують автори, ці водні осередки посеред посушливого ландшафту фактично виконують роль оаз.
Результати дослідження опубліковано в журналі Scientific Reports.
