Two years of moisture monitoring using microwave sensors in the medieval cave town of Uplistsikhe, Georgia

في أعماق الحجر، بعيداً عن الأعين، تُشن معركة صامتة ضد الزمن باستمرار. هذه هي قصة رطوبة الصخور، تلك القوة الهادئة ولكن الجبارة التي تشكل مصير الهياكل القديمة. فالماء ليس مجرد سائل يستقر على السطح؛ بل هو عامل ديناميكي يتسلل إلى المسام الدقيقة للحجر، ويتمدد وينكمش مع تغيرات درجات الحرارة والرطوبة. وعندما تتحرك هذه الرطوبة داخل الصخر وخارجه، فإنها تطلق تفاعلات كيميائية وإجهادات فيزيائية تتسبب في تقشر الحجر وتفتته، وفي النهاية تحلله. وبالنسبة للتراث الثقافي العالمي، من القلاع القروسطية إلى مدن الكهوف القديمة، فإن فهم مصدر هذه المياه وكيفية حركتها هو المفتاح لإنقاذ هذه الكنوز التي لا تعوض. فبدون معرفة مصدر البلل، غالباً ما تكون أي محاولة للحفاظ على الموقع مجرد تخمين، والتخمين الخاطئ قد يسبب أحياناً ضرراً أكثر من النفع.

وفي قلب جورجيا، تقف مدينة الكهوف من العصور الوسطى، "أوبليستسيخي"، كنموذج درامي لهذا الصراع. فقد نُحتت المدينة مباشرة في منحدر ضخم من الحجر الرملي الأصفر الناعم، وكانت مركزاً مزدهراً خلال العصور الوسطى العليا قبل أن تُهجر منذ قرون. واليوم، تعاني غرفها وممراتها من نفس التحلل الذي يصيب الحجر في كل مكان: حيث تتقشر الأسطح في طبقات رقيقة، ويتحول الصخر إلى مسحوق حبيبي. وقد اشتبه العلماء لفترة طويلة في أن الجاني هو تقلب الرطوبة داخل الحجر، لكن المسارات الدقيقة التي تسلكها المياه للوصول إلى خلف هذه الكهوف العميقة ظلت لغزاً. ولحل هذه المعضلة، قرر فريق من الباحثين من ألمانيا والنمسا وجورجيا الاستماع إلى الحجر نفسه. فقد قاموا بتركيب شبكة من المستشعرات المتخصصة داخل اثنين من أهم كهوف المدينة، وهما "القاعة الكبرى" و"القاعة الطويلة"، لمراقبة مستويات الرطوبة بشكل مستمر لمدة عامين كاملين.

كانت التقنية التي استخدموها شكلاً من أشكال الاستشعار بالموجات الدقيقة، وهي طريقة تعمل عن طريق إرسال نبضة طاقة إلى الصخر وقياس مقدار ما يرتد منها. ولأن الماء يحتفظ بالطاقة بشكل مختلف عن الحجر الجاف، يمكن للمستشعرات اكتشاف كمية الرطوبة الموجودة بدقة دون الحاجة إلى الحفر أو إتلاف الجدران القديمة. وضع الفريق ثمانية من هذه المستشعرات في المجمل، بعضها بالقرب من الأرض وبعضها بالقرب من السقف، وبعضها في أعماق الكهوف بينما وُضع البعض الآخر في الخارج مباشرة. ولضمان دقة القراءات، أخذ الباحثون أولاً كتلًا كبيرة من نفس نوع الحجر الرملي الموجود في الموقع إلى المختبر؛ وهناك، قاموا بتجفيف الأحجار تماماً ثم نقعوها في الماء، لمعايرة المستشعرات لتحويل إشاراتها الإلكترونية إلى قياسات دقيقة لمحتوى الماء. كما توجب عليهم مراعاة حقيقة أن تغيرات درجات الحرارة يمكن أن تخدع المستشعرات، لذا طوروا طريقة لتعديل البيانات بناءً على حرارة أو برودة الصخر.

بمجرد تشغيل المعدات، بدأت المستشعرات في كشف صورة معقدة ومفاجئة للحياة داخل الحجر. أظهرت البيانات إيقاعاً موسمياً واضحاً: كان الصخر رطباً بشكل عام خلال أشهر الصيف وجافاً في الشتاء. وكان هذا الأمر منافياً للمنطق لدى البعض، إذ قد يتوقع المرء أن يجعل المطر الحجر أكثر رطوبة في المواسم الممطرة، ولكن يبدو أن حرارة الصيف كانت تدفع الرطوبة من الهواء إلى داخل الصخر، أو ربما تسحب الماء من الأرض. ووجد الباحثون أن الصخر يتفاعل مع الظواهر الجوية المختلفة بطرق متميزة. فعندما هطلت أمطار غزيرة، استجابت المستشعرات الموجودة في الجدران الخارجية المكشوفة لـ "القاعة الطويلة" فوراً، حيث ارتفعت مستويات الرطوبة فيها بمجرد اصطدام المطر بالسطح. ومع ذلك، لم تستجب المستشعرات الموجودة في أعماق "القاعة الكبرى" بشكل فوري؛ بل أظهرت استجابة متأخرة، حيث استغرق الأمر أحياناً عدة أيام لإظهار زيادة في الرطوبة بعد العاصفة. هذا التأخير يشير إلى أن الماء لم يكن مجرد مستقر على السطح، بل كان يتسرب ببطء عبر الصخر من الأعلى، مسافراً عبر سقف الكهف قبل أن يصل أخيراً إلى المستشعرات.

كشفت الدراسة أيضاً أن الماء يصل عبر قنوات متعددة ومختلفة، وليس عبر قناة واحدة فقط. ففي بعض الحالات، بدا أن الرطوبة مدفوعة بالتكثف، حيث استقر بخار الماء من الهواء على أسطح الصخور الباردة. وفي حالات أخرى، لا سيما بالقرب من أرضية "القاعة الكبرى"، ارتفعت مستويات الرطوبة بطريقة تشير إلى أن الماء يُسحب من الأرض بالأسفل، وهي عملية تُعرف بالخاصية الشعرية، والتي يُرجح أنها تحفزت عندما ارتفع منسوب المياه الجوفية في التلال المحيطة بعد الأمطار الغزيرة. لاحظ الباحثون أن الصخر لم يكن جسماً ساكناً، بل نظاماً حياً يتنفس، يمتص الماء خلال الفترات الرطبة ويطلقه خلال الفترات الجافة. وكانت هذه الدورة اليومية من البلل والجفاف، التي وصفها الفريق بأنها نوع من "الضخ التبخيري"، مدفوعة بحرارة الشمس التي تسخن السطح خلال النهار وبرودة الصخر في الليل.

ولعل أهم ما تم التوصل إليه هو أنه لا يوجد حل واحد للحفاظ على الموقع. ولأن الماء يدخل "القاعة الكبرى" و"القاعة الطويلة" عبر مسارات مختلفة — بعضها من السماء، وبعضها من الأرض، وبعضها من الهواء — فإن ما يصلح لكهف ما قد لا يصلح للآخر. وخلص الباحثون إلى أن محاولة سد الكهوف بطلاءات عازلة للماء ستكون على الأرجح خطأً، لأنها ستحبس الرطوبة بالداخل وتسرع من عملية التحلل. وبدلاً من ذلك، فإن أفضل نهج هو إدارة المياه عند نقاط دخولها، مثل توجيه مياه الأمطار بعيداً عن مداخل الكهوف أو خفض منسوب المياه الجوفية في التلال لتقليل قوة السحب الصاعدة للرطوبة. لقد قدمت سنتان من المراقبة نظرة تفصيلية نادرة للهيدرولوجيا الخفية لموقع أثري، مما أثبت أنه لإنقاذ الحجر، يجب أولاً فهم الماء غير المرئي الذي يتحرك بداخله.