Las aguas ricas en minerales que se originaron en las montañas de los Apeninos de Italia fluyeron a través del acueducto Anio Novus de la antigua Roma y dejaron un registro detallado de rocas de las condiciones hidráulicas pasadas, dijeron los investigadores. Dos estudios que caracterizan los depósitos de piedra caliza en capas, llamada travertino, dentro del Anio Novus son los primeros en documentar la aparición de ondas de crecimiento antigravedad y establecen que estas características brindan pistas sobre la historia de los antiguos sistemas de transporte y almacenamiento de agua.

Estos estudios multidisciplinarios, dirigidos por Bruce Fouke, profesor de geología de la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, y publicados en las revistas Scientific Reports y documentos especiales de GSA , aplica principios de ingeniería avanzada y microscopía de alta resolución para establecer una nueva teoría controvertida sobre cómo se formó el travertino ondulado, dijo Fouke.

A medida que fluía el agua, procedente del río Anio y de un lago subterráneo cerca de Subiaco, Italia, dejaba capas onduladas de travertino de carbonato de calcio que se acumulaban a lo largo de los pisos, paredes y techos interiores del acueducto Anio Novus.

En el campo, los investigadores recolectaron muestras de travertino orientadas aguas arriba y aguas abajo que exhiben dos características sobresalientes:patrones de capas claras y oscuras a escala milimétrica, y formas onduladas onduladas a escala centimétrica que persisten a lo largo de esas capas.

Estudios previos han propuesto, sin evidencia, que las capas en el travertino Anio Novus son el resultado de cambios en la tasa de flujo iniciados por cambios estacionales o métodos de ingeniería implementados por los romanos, dijeron los investigadores. Sin embargo, el travertino con formas de capas similares en los antiguos sistemas de acueductos se encuentra en todo el mundo, independientemente del clima regional o de la operación.

La especialidad de Fouke es interpretar cómo los microbios que prosperan en aguas ricas en minerales influyen en la arquitectura cristalina del travertino y otros depósitos minerales similares en la naturaleza. Su grupo ha trabajado extensamente para revelar la historia geológica de las formaciones minerales en capas, lo que genera inferencias sobre la vida en Marte a través de Yellowstone hasta los arrecifes de coral en Australia, e incluso dentro del cuerpo humano.

"Las aguas de Subiaco son químicamente similares a las aguas del Parque Nacional de Yellowstone, donde los microbios transportados por el agua forman esteras y biopelículas que desempeñan un papel fundamental en la forma y estructura de las famosas características escalonadas de travertino de Mammoth Hot Springs", dijo Fouke. "También identificamos microbios fósiles y restos de plantas en las capas oscuras de los depósitos de travertino de Anio Novus. Una vez que nos dimos cuenta de la similitud entre las aguas de Subiaco y Yellowstone, supimos que teníamos la base de conocimientos y la experiencia necesaria para comenzar a desentrañar la historia y el misterio. del último flujo del Anio Novus, el más largo y significativo de los antiguos acueductos romanos".

Fouke y Marcelo García, profesor de ingeniería civil y ambiental en la U. de I. y coautor del estudio, trabajaron con sus equipos para medir meticulosamente la geometría de las capas onduladas de los travertinos Anio Novus para hacer una interpretación inusual.

"Un geólogo le dirá que la única forma de formar ondas es a través de la cizalladura de fluidos y el transporte de sedimentos dependiente de la gravedad", dijo Fouke. "La teoría es que el agua o el viento pueden mover los sedimentos sueltos en formas ondulatorias que avanzan lentamente y son influenciadas por la gravedad para formar las familiares formas de ondas asimétricas que vemos a lo largo de las riberas de los ríos, las dunas y en las antiguas rocas sedimentarias depositadas en estos ambientes".

Sin embargo, el equipo de Fouke postula que los cristales de travertino Anio Novus se precipitaron, crecieron y acumularon en el agua que fluye del acueducto, independientemente de las fuerzas de la gravedad y con la ayuda de la forma y composición bioquímica de las colonias microbianas, para formar lo que ellos llaman "cristal de travertino". ondas de crecimiento".

Si bien los procesos complejos que controlan las ondas de crecimiento de cristales de travertino son claramente diferentes de los que controlan las ondas de transporte de sedimentos, los investigadores dijeron que son visualmente similares. Las geometrías de las ondas a lo largo de las paredes verticales del acueducto son idénticas a las de los pisos, evidencia de que los mecanismos que forman las ondas de crecimiento de los cristales no dependen de la gravedad.

Convencidos de que las estructuras son marcas onduladas que reflejan el flujo, García y su equipo midieron las geometrías onduladas para reconstruir el volumen y la velocidad del agua que fluía a través del acueducto durante la época romana antigua.

"Dado que pocos investigadores habían reconocido antes estas estructuras como ondas, nadie había utilizado el poder de la forma de una onda, junto con los principios de la mecánica de fluidos, para producir este tipo de reconstrucción", dijo García.

Usando el travertino depositado en contacto inmediato con el mortero del acueducto original, los investigadores concluyen que cuando los acueductos se encendieron por primera vez, el agua fluyó a una velocidad de aproximadamente un metro por segundo, lo suficientemente rápido como para inundar un campo de fútbol en una hora, mucho más más rápido de lo que se suponía anteriormente.

El hecho de que exista travertino ondulado a lo largo de los techos de los canales del acueducto indica que operaron a su máxima capacidad, dijeron los investigadores. Esta observación sugiere que los estudios anteriores estaban equivocados al afirmar que las capas se formaron debido al cambio de flujo estacional o cuando los romanos usaron medios de ingeniería para controlar el caudal.

"Estos acueductos eran mucho más robustos de lo que nunca se pensó", dijo Fouke. "El flujo fue mayor de lo previsto y esa tasa de flujo se mantuvo constantemente".

Los investigadores ahora están extrayendo los antiguos microbios fosilizados y sus biomoléculas atrapadas en el travertino para obtener más información sobre qué tipo de microbios (y posibles patógenos) bebían los romanos.

"Los historiadores y los arqueólogos están muy interesados ​​en lo que condujo a la caída del Imperio Romano", dijo Fouke. "Dado que los acueductos jugaron un papel importante en el éxito de los romanos, cualquier información obtenida de la desaparición de los acueductos puede ser útil en este esfuerzo". + Explora más

'Fettuccine' puede ser el signo más obvio de vida en Marte, según informan investigadores