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

En lo profundo de la piedra, oculto al ojo, se libra constantemente una batalla silenciosa contra el tiempo. Esta es la historia de la humedad de la roca, una fuerza silenciosa pero poderosa que moldea el destino de las estructuras antiguas. El agua no es simplemente un líquido que se asienta sobre una superficie; es un agente dinámico que se filtra en los diminutos poros de la piedra, expandiéndose y contrayéndose con los cambios de temperatura y humedad. Cuando esta humedad entra y sale de la roca, desencadena reacciones químicas y tensiones físicas que hacen que la piedra se descame, se desmorone y, finalmente, se desintegre. Para el patrimonio cultural del mundo, desde castillos medievales hasta ciudades subterráneas antiguas, comprender de dónde viene esta agua y cómo se mueve es la clave para salvar estos tesoros irreemplazables. Sin conocer la fuente de la humedad, cualquier intento de preservar un sitio es a menudo una conjetura, y una conjetura errónea puede, a veces, causar más daño que beneficio.

En el corazón de Georgia, la ciudad rupestre medieval de Uplistsikhe se erige como un ejemplo dramático de esta lucha. Tallada directamente en un enorme acantilado de arenisca amarillenta y blanda, la ciudad fue un próspero centro durante la alta Edad Media antes de ser abandonada hace siglos. Hoy en día, sus cámaras y pasillos sufren la misma decadencia que asola a la piedra en todas partes: las superficies se están desprendiendo en capas delgadas y la roca se está convirtiendo en un polvo granular. Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que el culpable es la fluctuación de la humedad dentro de la piedra, pero las vías exactas que el agua toma para llegar al fondo de estas cuevas profundas han seguido siendo un misterio. Para resolver esto, un equipo de investigadores de Alemania, Austria y Georgia decidió escuchar a la propia piedra. Instalaron una red de sensores especializados dentro de dos de las cuevas más significativas de la ciudad, el Gran Salón y el Salón Largo, para monitorear los niveles de humedad continuamente durante dos años completos.

La tecnología que utilizaron fue una forma de detección por microondas, un método que funciona enviando un pulso de energía hacia la roca y midiendo cuánto rebota. Debido a que el agua retiene la energía de manera diferente que la piedra seca, los sensores pueden detectar exactamente cuánta humedad hay sin necesidad de perforar o dañar las antiguas paredes. El equipo colocó un total de ocho de estos sensores, algunos cerca del suelo y otros cerca del techo, y algunos en lo profundo de las cuevas mientras que otros fueron posicionados justo afuera. Para asegurar que las lectas fueran precisas, los investigadores primero llevaron al laboratorio grandes bloques del mismo tipo de arenisca encontrada en el sitio. Allí, secaron las piedras completamente y luego las empaparon en agua, calibrando los sensores para traducir sus señales electrónicas en mediciones precisas de contenido de agua. También tuvieron que tener en cuenta el hecho de que los cambios de temperatura pueden engañar a los sensores, por lo que desarrollaron una forma de ajustar los datos basándose en el calor o el frío de la roca.

Una vez que el equipo estuvo en funcionamiento, los sensores comenzaron a revelar un panorama complejo y sorprendente de la vida dentro de la piedra. Los datos mostraron un ritmo estacional claro: la roca estaba generalmente más húmeda durante los meses de verano y más seca en el invierno. Esto era contraintuitivo para algunos, ya que uno podría esperar que la lluvia hiciera que la piedra estuviera más húmeda en las estaciones más lluviosas, pero el calor del verano parecía impulsar la humedad desde el aire hacia la roca, o quizás atraer el agua desde el suelo. Los investigadores descubrieron que la piedra reaccionaba a diferentes eventos climáticos de maneras distintas. Cuando caía una lluvia intensa, los sensores en las paredes exteriores expuestas del Salón Largo reaccionaban de inmediato, con sus niveles de humedad aumentando bruscamente cuando la lluvia golpeaba la superficie. Sin embargo, los sensores en lo profundo del Gran Salón no reaccionaban instantáneamente. En su lugar, mostraban una respuesta retardada, tomando a veces varios días para mostrar un aumento de humedad después de una tormenta. Este retraso sugería que el agua no solo estaba sentada en la superficie, sino que se filtraba lentamente a través de la roca desde arriba, viajando a través del techo de la cueva antes de alcanzar finalmente los sensores.

El estudio también reveló que el agua llegaba a través de múltiples canales distintos, no solo uno. En algunos casos, la humedad parecía ser impulsada por la condensación, donde el vapor de agua del aire se asentaba sobre las superficies más frías de la roca. En otras instancias, particularmente cerca del suelo del Gran Salón, los niveles de humedad aumentaban de una manera que sugería que el agua era atraída desde el suelo debajo, un proceso conocido como ascenso capilar, probablemente desencadenado cuando el nivel freático en la ladera circundante subía tras las lluvias intensas. Los investigadores observaron que la roca no era un objeto estático, sino un sistema vivo que respiraba, absorbiendo agua durante los períodos húmedos y liberándola durante los secos. Este ciclo diario de humectación y secado, que el equipo describió como una especie de bombeo evaporativo, era impulsado por el sol calentando la superficie durante el día y la roca enfriándose por la noche.

Quizás el hallazgo más importante fue que no existe una solución única para preservar el sitio. Debido a que el agua entra en el Gran Salón y el Salón Largo a través de diferentes caminos —algunos desde el cielo, otros desde el suelo y otros desde el aire—, lo que funciona para una cueva podría no funcionar para otra. Los investigadores concluyeron que intentar sellar las cuevas con recubrimientos impermeables sería probablemente un error, ya que atraparía la humedad en el interior y aceleraría la decadencia. En su lugar, el mejor enfoque es gestionar el agua donde entra, como dirigir el agua de lluvia lejos de las entradas de las cuevas o reducir el nivel freático en la ladera para disminuir la atracción ascendente de la humedad. Los dos años de monitoreo proporcionaron una mirada detallada y poco común a la hidrología oculta de un sitio antiguo, demostrando que para salvar la piedra, primero se debe comprender el agua invisible que se mueve dentro de ella.