Jak nietrudno sobie wyobrazić, umieszczanie czujników sejsmicznych na oceanicznych dnach nie jest proste. W końcu, oceany są bardzo głębokie. Niemniej, do wykrywania podwodnych trzęsień ziemi można używać czegoś, co na dnach oceanów już po prostu leży, w pewnych przypadkach od wielu lat. Mowa o kablach telekomunikacyjnych, które łączą między innymi kontynenty.
Pomysł wykorzystywania podwodnych kabli telekomunikacyjnych do wykrywania trzęsień Ziemi nie narodził się dzisiaj. W przeszłości możliwość jego realizacji badali uczeni z Wielkiej Brytanii, Włoch czy Malty. Teraz przetestować postanowili go naukowcy ze Stanów Zjednoczonych.
Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego, Lawrence Berkeley National Laboratory, Monterey Bay Aquarium Research Institute oraz Uniwersytetu Rice’a użyli 20-kilometrowego odcinka 52-kilometowego podwodnego kabla leżącego na terenie zatoki Monterey Bay od 2009 roku i w ten sposób zarejestrowali trzęsienie ziemi o sile 3,4 w skali Richtera.
Właściwie w jaki sposób wykryto wstrząsy? Otóż, uczeni zauważyli, że wszelkie ruchy kabla czy jego rozciąganie rozpraszały czy zniekształcały sygnał świetlny wykorzystywany do transmisji danych w technologii światłowodowej. Obserwacja tego zjawiska z pomocą techniki o nazwie Distributed Acoustic Sensing (DAS) pozwoliła na zamienienie 20 kilometrów kabla w wykrywacz trzęsień Ziemi.
Jak wskazał jeden z badaczy, Jonathan Ajo-Franklin, technika DAS polega na wykorzystywaniu „fotonicznego urządzenia, które wysyła do wnętrza kabla impulsy światła laserowego i wykrywa rozproszenia wsteczne powstałe w wyniku naprężeń kabla, spowodowanych przez rozciąganie”. Rozpraszanie światła udało się mierzyć co 2 metry, a więc można by stwierdzić, że wspomniany 20-kilometrowy odcinek podwodnego przewodu był niczym 10 tysięcy sejsmicznych czujników.
Kabel wykorzystany podczas badań. 20-kilometrowy odcinek testowy zaznaczono kolorem czerwonym. | Źródło: Uniwersytet Kalifornijski
Nie dość, że z pomocą opisanej metody naukowcy zdołali zarejestrować trzęsienie ziemi, które miało miejsce 45 kilometrów w głąb lądu, w pobliżu miasta Gilroy w Kalifornii, to pozwoliła ona na dokładne wykrywanie różnego rodzaju fal oceanicznych. Co więcej, dzięki technice udało się odkryć nieznany dotąd uskok znajdujący się zatoce Monterey Bay.
Badacze mają nadzieję, że rezultaty ich pracy przyczynią się do tego, że inne innych istniejące podwodne kable telekomunikacyjne będą używane do wykrywania trzęsień ziemi. Dzięki temu znacznie zwiększyłaby się ilość pozyskiwanych sejsmicznych danych, co być może pozwoliłoby na publikowanie wcześniejszych niż dotychczas ostrzeżeń o trzęsieniach ziemi.
„Posiadamy ogromną lukę w wiedzy dotyczącej procesów zachodzących na dnach oceanów oraz budowy skorupy oceanicznej, ponieważ umieszczanie takich instrumentów jak sejsmometry na dnach oceanów jest trudne.”, powiedział profesor Michael Berga z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley. „To badanie wskazuje na to, iż zastosowanie istniejących kabli światłowodowych jako szereg czujników może być bardzo obiecujące.”
Źródło: Science