Một nhóm nhà khoa học ở Đại học Costa Rica và Đại học Quốc gia, lấy mẫu nước từ cả sông Rio Celeste và hai phụ lưu Sour Creek (Quebrada Agria) và Good View River (Río Buena Vista). Điều đầu tiên thu hút sự chú ý của các nhà khoa học là trong khi nước sông Rio Celeste có màu ngọc lam bắt mắt, mẫu nước thu được trong ống nghiệm lại hoàn toàn trong suốt.

Sour Creek và Río Buena Vista, hai con sông hợp lại tạo thành sông Rio Celeste, cũng có nước trong suốt và các phân tích chỉ ra không có phản ứng hóa học lạ thường. Một điểm đặc biệt khác là Rio Celeste chỉ có màu xanh ngọc ở khúc sông 14 km, sau đó nước sông lại trở nên trong suốt. Vì lý do này, khúc sông màu sắc hút mắt kia còn có tên là "Khúc sông nhuộm" (El Teñidero).

Các nhà nghiên cứu bắt đầu cân nhắc khả năng ảo ảnh thị giác. Họ để ý lớp hợp chất màu trắng bao phủ toàn bộ những tảng đá ở đáy sông Río Celeste, đồng thời kiểm tra ở cả hai phụ lưu. Sour Creek có lượng hợp chất màu trắng rất nhỏ, hầu như không đáng kể, trong khi nước sông Río Buena Vista lại rất dồi dào.

Phân tích hợp chất bằng kính hiển vi điện tử trong phòng thí nghiệm UCR, nhóm nghiên cứu xác định đây là một loại khoáng chất chứa nhôm, silicon và oxy, gọi là aluminosilicate. Khi lơ lửng trong nước, hợp chất phản chiếu ánh sáng Mặt Trời, đánh lừa mắt khiến người xem trông thấy nước màu xanh ngọc.

Ánh sáng Mặt Trời chứa toàn bộ phổ ánh sáng, tương tự cách chúng ta nhìn thấy tất cả màu sắc chúng ta trông thấy ở cầu vồng. Ở bất cứ dòng sông nào khác, ánh sáng xuyên qua một độ sâu nhất định và không có màu sắc cụ thể nào được làm chệch hướng hoặc phản chiếu ngược trở lại bề mặt, khiến nước nhìn trong suốt. Ngược lại, nước sông Rio Celeste cho phép một số ánh sáng Mặt Trời truyền qua và phản chiếu dải sáng màu xanh. Do đó, nước sông có vẻ mang màu xanh ngọc lam trước mắt người.

Tuy nhiên, một điểm khó hiểu khác là sông Rio Buena Vista cũng có lượng aluminosilicate dồi dào nhưng nước sông vẫn trong suốt. Các nhà khoa học cho rằng vấn đề nằm ở kích thước hạt aluminosilicate. Sau khi phân tích mẫu nước ở cả hai con sông, nhóm nghiên cứu nhận thấy kích thước hạt aluminosilicate ở sông Rio Buena Vista là 184 nanomet, trong khi ở sông Rio Celeste lên tới 566 nm.

"Kích thước lớn gây ra hiện tượng tán xạ ánh sáng Mặt Trời, phần lớn quá trình xảy ra ở vùng màu xanh của quang phổ khả kiến. Đó là lý do nước sông Rio Celeste có màu ngọc lam. Đây là một trong những điều kỳ lạ của tự nhiên, một con sông cung cấp khoáng chất với một kích cỡ và con sông khác cung cấp môi trường giàu axit khiến những hạt đó lớn lên", tiến sĩ Max Chavarría Vargas, cho biết.