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

Nas profundezas da pedra, escondida do olhar, uma batalha silenciosa é travada constantemente contra o tempo. Esta é a história da umidade da rocha, uma força silenciosa, mas poderosa, que molda o destino de estruturas antigas. A água não é meramente um líquido que repousa sobre uma superfície; é um agente dinâmico que se infiltra nos minúsculos poros da pedra, expandindo-se e contraindo-se com as mudanças de temperatura e umidade. Quando essa umidade entra e sai da rocha, ela desencadeia reações químicas e tensões físicas que fazem a pedra descascar, esfarelar e, eventualmente, desintegrar-se. Para o patrimônio cultural do mundo, desde castelos medievais até cidades rupestres antigas, compreender de onde vem essa água e como ela se move é a chave para salvar esses tesouros insubstituíveis. Sem conhecer a fonte da umidade, qualquer tentativa de preservar um local é frequentemente um palpite, e um palpite errado pode, por vezes, causar mais mal do que bem.

No coração da Geórgia, a cidade rupestre medieval de Uplistsikhe apresenta-se como um exemplo dramático desta luta. Escavada diretamente em um enorme penhasco de arenito amarelado e macio, a cidade foi um centro próspero durante o auge da Idade Média antes de ser abandonada séculos atrás. Hoje, suas câmaras e corredores sofrem a mesma decadência que assola a pedra em todos os lugares: as superfícies estão descascando em camadas finas e a rocha está se transformando em um pó granular. Cientistas há muito suspeitam que o culpado seja a umidade flutuante dentro da pedra, mas os caminhos exatos que a água percorre para alcançar o fundo destas cavernas profundas permaneceram um mistério. Para resolver isso, uma equipe de pesquisadores da Alemanha, Áustria e Geórgia decidiu ouvir a própria pedra. Eles instalaram uma rede de sensores especializados dentro de duas das cavernas mais significativas da cidade, o Grande Salão e o Salão Longo, para monitorar os níveis de umidade continuamente durante dois anos inteiros.

A tecnologia que utilizaram era uma forma de detecção por micro-ondas, um método que funciona enviando um pulso de energia para a rocha e medindo quanto dessa energia retorna. Como a água retém a energia de forma diferente da pedra seca, os sensores podem detectar exatamente quanta umidade está presente sem perfurar ou danificar as paredes antigas. A equipe instalou um total de oito desses sensores, alguns perto do chão e outros perto do teto, e alguns no interior profundo das cavernas enquanto outros foram posicionados logo do lado de fora. Para garantir que as leituras fossem precisas, os pesquisadores primeiro levaram grandes blocos do mesmo tipo de arenito encontrado no local para um laboratório. Lá, eles secaram as pedras completamente e depois as encharcaram com água, calibrando os sensores para traduzir seus sinais eletrônicos em medições precisas de conteúdo de água. Eles também tiveram que considerar o fato de que as mudanças de temperatura podem enganar os sensores, por isso desenvolveram uma maneira de ajustar os dados com base no calor ou frio da rocha.

Assim que o equipamento começou a operar, os sensores começaram a revelar um quadro complexo e surpreendente da vida dentro da pedra. Os dados mostraram um ritmo sazonal claro: a rocha estava geralmente mais úmida durante os meses de verão e mais seca no inverno. Isso era contraintuitivo para alguns, pois poder-se-ia esperar que a chuva tornasse a pedra mais úmida nas estações mais chuvosas, mas o calor do verão parecia impulsionar a umidade do ar para dentro da rocha, ou talvez puxar a água do solo. Os pesquisadores descobriram que a pedra reagia a diferentes eventos climáticos de maneiras distintas. Quando chuvas fortes caíam, os sensores nas paredes externas expostas do Salão Longo reagiam imediatamente, com seus níveis de umidade disparando conforme a chuva atingia a superfície. No entanto, os sensores no interior profundo do Grande Salão não reagiam instantaneamente. Em vez disso, eles mostravam uma resposta tardia, às vezes levando vários dias para mostrar um aumento na umidade após uma tempestade. Esse atraso sugeria que a água não estava apenas sentada na superfície, mas estava lentamente infiltrando-se através da rocha por cima, viajando pelo teto da caverna antes de finalmente alcançar os sensores.

O estudo também revelou que a água estava chegando através de múltiplos canais diferentes, não apenas um. Em alguns casos, a umidade parecia ser impulsionada pela condensação, onde o vapor de água do ar se depositava nas superfícies mais frias da rocha. Em outras instâncias, particularmente perto do chão do Grande Salão, os níveis de umidade subiam de uma forma que sugeria que a água estava sendo puxada do solo abaixo, um processo conhecido como ascensão capilar, provavelmente desencadeado quando o lençol freático na encosta circundante subia após chuvas intensas. Os pesquisadores observaram que a rocha não era um objeto estático, mas um sistema vivo que respirava, absorvendo água durante períodos úmidos e liberando-a durante períodos secos. Este ciclo diário de molhagem e secagem, que a equipe descreveu como uma espécie de bombeamento evaporativo, era impulsionado pelo sol aquecendo a superfície durante o dia e pela rocha esfriando à noite.

Talvez a descoberta mais importante seja que não existe uma solução única para preservar o local. Como a água entra no Grande Salão e no Salão Longo através de caminhos diferentes — alguns vindos do céu, outros do solo e outros do ar — o que funciona para uma caverna pode não funcionar para outra. Os pesquisadores concluíram que tentar selar as cavernas com revestimentos impermeabilizantes seria provavelmente um erro, pois isso prenderia a umidade no interior e aceleraria a decadência. Em vez disso, a melhor abordagem é gerenciar a água onde ela entra, como direcionar a água da chuva para longe das entradas das cavernas ou baixar o lençol freático na encosta para reduzir a tração ascendente da umidade. Os dois anos de monitoramento proporcionaram um olhar raro e detalhado sobre a hidrologia oculta de um sítio antigo, provando que, para salvar a pedra, deve-se primeiro compreender a água invisível que se move dentro dela.