O local pertence ao Grupo Rio da Prata e passou por estudos ambientais e elaboração de um Plano de Manejo Espeleológico antes de ser reaberto para visitação, em 2011. A área foi adquirida pelo grupo em 2006, depois de permanecer fechada para visitação desde 2005.
O Plano de Manejo Espeleológico foi concluído em 2009 e passou por análise técnica do Centro Nacional de Pesquisa e Conservação de Cavernas (CECAV/ICMBio) e do Instituto de Meio Ambiente de Mato Grosso do Sul (Imasul). A reabertura ocorreu após o cumprimento das etapas necessárias para o uso turístico da área.
A Lagoa Misteriosa está inserida em uma região de rochas cársticas, que são aquelas formadas principalmente por materiais ricos em carbonato de cálcio. Ao longo de milhares de anos, a ação da água sobre essas rochas contribuiu para a formação das cavernas e das estruturas subterrâneas que existem na região.
Segundo o biólogo e professor de Biologia da Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul (UEMS) em Mundo Novo, Douglas Alves Lopes, o carbonato de cálcio também ajuda a explicar a transparência da água. O material dissolvido consegue se unir às partículas de sedimento presentes na água. Com isso, essas partículas ficam mais pesadas e tendem a se depositar no fundo, reduzindo a quantidade de material em suspensão.
A luz também participa da aparência azulada. A incidência dos raios solares sobre a água transparente e sobre as paredes da cavidade cria diferentes tonalidades que podem ser observadas da superfície e durante o mergulho.
O guia de turismo André Turatti descreve a sensação de entrar na água como uma experiência difícil de comparar com outros lugares.
Segundo ele, a primeira experiência no local foi marcada justamente pela intensidade do azul.
“foi uma sensação de eu ser envolto pelo azul, que o azul, ele simplesmente me completou, assim, corpo, mente, foi uma sensação única, assim, impressionante, na verdade, eu nunca tinha sentido aquela sensação na vida.
A aparência da lagoa também muda ao longo do ano. Entre novembro e meados de abril, ocorre a chamada Temporada Verde, quando a presença de microalgas nos primeiros metros da água pode diminuir a visibilidade superficial. Entre meados de abril e o fim de outubro, costuma ocorrer a Temporada Azul, mas as datas podem variar de acordo com as condições naturais.
Estudos científicos sobre a lagoa apontam que as florações de algas têm relação com fatores como chuva, temperatura e disponibilidade de nutrientes. Durante esse período, a água pode perder parte da transparência característica do local.
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