Naica è un piccolo paese minerario ubicato sulle pendici di un modesto rilievo nel nord del Messico nello stato di Chihuahua, 130 km a sud est della capitale omonima.
La miniera di Naica si apre sul fianco nord-ovest della Sierra di Naica, ha un’altitudine media di 1700 m s.l.m ed è costituita nella sua quasi totalità da rocce calcaree.
La Sierra di Naica è interessata da un sistema di faglie e fratture lungo il quale sono localizzati i principali corpi minerari a solfuri e le quattro grotte sinora note (denominate Espadas, Ojo de la Reina, Velas e Cristales), prive di un ingresso naturale ed equivalenti a profondi geodi.
La quota della piana circostante la Sierra di Naica è circa 1250 m s.l.m., mentre l’ingresso della miniera (Rampa San Francisco) è a quota 1385 m s.l.m. Al suo interno si incontrava l’acquifero a –120 m, che corrisponde quindi circa alla quota della piana. Il pompaggio effettuato per permettere l’attività estrattiva negli scorsi decenni ha depresso la sua quota sino all’attuale –850 m, svuotando, fra l’altro, la Cueva de los Cristales che è stimata essere rimasta immersa in acqua termale sino ad una quindicina di anni fa.
Attualmente viene pompato poco meno di un metro cubo d’acqua al secondo che, nelle zone più profonde, ha una temperatura di 54 °C.
La scoperta dei macro-geodi di Naica
Nella miniera di Naica, alla profondità di 120 metri, già nel 1910 fu individuata una grotta della lunghezza di circa 80 metri, le cui pareti erano interamente coperte da cristalli di selenite lunghi fino a 2 metri; la cavità venne denominata “Cueva de las Espadas” (Grotta delle Spade).
Nell’aprile 2000, durante lo scavo di una galleria di ventilazione venne intercettato un ambiente, del diametro di circa 30 metri, con mega-cristalli di selenite lunghi sino a oltre dieci metri e dello spessore di oltre un metro. I minatori, però, dovettero sospendere l’esplorazione della cavità per le tremende condizioni ambientali, mortali in pochi minuti.
La grotta venne chiamata “Cueva de los Cristales” e l’eccezionalità della scoperta fu ben presto nota agli specialisti di tutto il mondo.
Nel gennaio 2001 fu visitata per la prima volta da speleologi. I pochi minuti di permanenza consentiti dall’ostilità dell’ambiente furono sufficienti per far comprendere l’eccezionalità del fenomeno naturale e per raccogliere le prime immagini di quei favolosi mega-cristalli, che suscitarono estremo interesse e curiosità tra gli esperti di tutto il mondo.
Le prime ricognizioni
L’Associazione La Venta vi ha realizzato nel 2002 due ricognizioni per rendersi conto della straordinarietà del fenomeno, raccogliere immagini e fare prime misure. La temperatura è risultata di 47.1 °C, con umidità prossima a saturazione. E’ stato così possibile capire il contesto operativo: ogni ricerca in quelle condizioni era impossibile.
Abbiamo quindi deciso di sviluppare attrezzature per permanenze prolungate, che ci aprissero le porte non solo di Naica ma anche di altre grotte climaticamente simili. Nel gennaio 2006 una nuova ricognizione ha consentito di sperimentare con successo la nuova tuta condizionata, denominata “Tolomea”, e realizzare permanenze di oltre un’ora nella grotta.


Le ricerche
Fra il gennaio 2006 e il gennaio 2009 sono state realizzate una decina di missioni, di durata variabile da tre giorni a un mese.
Si è dovuto comprendere quali tipi di ricerche condurvi senza che fosse mai stato studiato qualcosa di paragonabile; in pratica, prima di cercare risposte, è stato necessario imparare a fare le domande giuste... Su questo progetto collaborano i migliori ricercatori del mondo di ogni campo, ben felici di partecipare a qualcosa che sarà sicuramente irripetibile nella vita di ciascuno. I gruppi di lavoro sono coordinati da Paolo Forti, del dipartimento di Scienze della Terra dell’Uni-BO, per la parte geologica e mineralogica, e dal sottoscritto, del dipartimento di Fisica Generale Uni-TO, per la parte fisica, tecnica e di rilievo topografico.
La permanenza totale in grotta a fini di ricerca è stimabile sinora in circa 200 ore-uomo, di cui circa 60 dedicate al solo rilievo. Si tenga conto che per ogni ora spesa da un operatore all’interno occorre considerare un lavoro esterno di preparazione di una decina d’ore di due o tre tecnici.
Naturalmente vi hanno operato molte persone (una cinquantina, sinora), ma per motivi di sicurezza le permanenze prolungate e le operazioni complesse sono state concentrate su pochi tecnici che hanno acquisito così esperienza e una buona sicurezza operativa. Uno dei ricercatori ha sinora trascorso in totale 44 ore all’interno della grotta.
La grotta
La sala principale ha un perimetro di 120 metri e una superficie di circa 5000 m2. Il maggiore dei 161 cristalli sinora misurati in dettaglio, ha una lunghezza di 11,4 m, un lato alla base di 0.9 e alla sommità di 0.35, con un volume totale di 5.0 metri cubi. E’ stato denominato Cristallo Cin, in ricordo di un socio de La Venta recentemente scomparso.
Le tute
Le condizioni ambientali estreme e mai sperimentate prima, il territorio sconosciuto e senza possibilità di soccorso hanno suggerito di sviluppare tecnologie di sopravvivenza basate su sistemi passivi, quindi non soggetti a mal funzionamenti.
Le tute e i respiratori hanno permesso di portare il periodo di lavoro all’interno della grotta da 5 a 80 minuti.
Le tute sono strutture multistrato per trattenere la condensa, riflettere la radiazione infrarossa, isolare termicamente, assorbire calore.
I respiratori si incaricano di raffreddare e deumidificare l’aria della grotta, che è pura, e di soffiarla sul volto di chi li utilizza, in modo da evitargli ustioni ai polmoni e agli occhi.
Lo sviluppo di queste tecnologie ha richiesto circa tre anni di lavoro, in collaborazione fra La Venta, il dipartimento di Fisica Generale Uni-TO e le ditte Ferrino ed Electrolux.
I risultati
La campagna di ricerca non è ancora conclusa, anche se possiamo ritenere di averne portato a compimento la prima fase, con risultati parziali ma già molto interessanti.
Per la prima volta sono stati estratti pollini da cristalli di gesso, che permetteranno probabilmente ricostruzioni paleo-ambientali dell’esterno.
L’analisi dettagliata della deposizione degli oltre 40 minerali di grotta scoperti a Naica ha portato all’identificazione di 10 che risultano nuovi per l’ambiente di grotta e uno che pare essere totalmente nuovo per la scienza.
Una forma nuova di cristallo di gesso è stata descritta nella Cueva de las Velas, vicino alla Cristalles, la cui genesi è legata all’abbassamento della falda acquifera nella montagna e al conseguente ingresso di aria nella cavità.
Sono stati identificati quattro diversi meccanismi di formazione delle grotte e dei cristalli, il più importante dei quali è quello del disequilibrio gesso-anidrite sotto i 59 °C.
Sono in corso le datazioni U/Th dei cristalli e la misura della loro velocità di deposizione in un laboratorio sperimentale installato al livello 590 nella miniera. I primi dati concordano nell’indicare che i maggiori cristalli hanno iniziato a formarsi fra 200.000 e 500.000 anni fa. L’analisi dettagliata delle inclusioni fluide ha evidenziato che durante il periodo di crescita dei cristalli sono state raggiunte fasi di altissima salinità. L’analisi delle morfologie e della chimica dei cristalli della Cueva de las Espadas ha dato informazioni fondamentali sullo sviluppo dell’acquifero termale e della sua interazione con le acque meteoriche. I cristalli sono molto ricchi non solo in inclusioni fluide ma anche solide, che consistono di vari minerali, in maggioranza ossidi-idrossidi che hanno fossilizzato materiale biologico. Sono così iniziate anche ricerche biochimiche per trovare organismi estremofili intrappolati nei cristalli e identificare il loro DNA nell’acqua estratta dalle inclusioni fluide. Le ricerche micro-meteorologiche della grotta hanno mostrato i dettagli degli scambi termici e di vapor d’acqua sia all’interno della grotta che fra la grotta e la roccia circostante. In particolare hanno dimostrato che la parte nota, cioè il salone della Cueva de los Cristales, è solo un piccolo frammento di una struttura sconosciuta, ben più ampia, che pare svilupparsi a Nord-Est della grotta. Questi studi hanno inoltre permesso di seguire l’evoluzione temporale dell’ambiente interno, misurandone il lentissimo raffreddamento, e di chiarirsi le idee sulla sua futura preservazione. Gli studi fisiologici sul personale che operava all’interno hanno fatto definire dei protocolli di prima esposizione e di comportamento che si sono rivelati essenziali per la sicurezza delle operazioni.
Conclusioni
L’obiettivo fondamentale nostro, ora che la prima fase delle ricerche si è conclusa, è progettare la seconda in modo da porre questioni più mirate per estrarre informazioni sulle grotte di Naica, proteggerle il più possibile e capire quale può esserne la fruizione. La protezione è ovviamente un punto primario, e ormai abbiamo capito quali errori sono da evitare. Alcune delle precauzioni che abbiamo suggerito sono state prontamente recepite dalla Compagnia Peñoles e aggiunte a quelle già adottate. Il risultato è che la Cristales ha raggiunto uno stato meta-stabile di discreta sicurezza. Altre precauzioni e progetti di ricerca sono in corso di definizione.