Учените превръщат подводни оптични кабели в сеизмографи

Наблюдението на сеизмичната активност по целия свят е важна задача, но и такава, която изисква наличие на сериозно оборудване да бъде на мястото, където се измерва- трудно постижимо в средата на океана. Но ново изследване от Беркли може да превърне съществуващите подводни оптични кабели в мрежа от сеизмографи, създавайки безпрецедентно глобално наблюдение върху земните тектонски движения.

Сеизмолозите добиват почти всички свои данни от инструменти на сушата, което означава, че повечето ни знания за сеизмичната активност са ограничени до една трета от повърхността на планетата. Ние дори не знаем къде са всички грешки, тъй като не е имало изчерпателно проучване или дългосрочно наблюдение на океанското дъно.

„Има огромна нужда от сеизмология на морското дъно“, обясни водещият автор на изследването Натаниел Линдси в новинарско издание на Беркли. „Всеки инструмент, който успее да влезе в океана, дори и да е само на първите 50 километра от брега, ще бъде много полезен.“

Разбира се, причината, поради която не сме го направили, е, че е много трудно да се поставят, поддържат и се достъпват прецизните инструменти, необходими за дългосрочна сеизмична работа под вода. Но какво ще стане, ако вече има инструменти, които просто чакат да се възползваме от тях“?Това е идеята, която Линдзи и неговите колеги преследват по отношение на подводни оптични кабели.

Тези кабели пренасят данни на дълги разстояния, понякога като част от гръбнака на интернет, а понякога като част от частни мрежи. Добре известно е, че има много държави и дори цели континенти, които получават интернет връзката си посредством подводни океански оптични кабели. Но едно от общоприетите неща е, че те използват светлина за това – светлина, която се разсейва и изкривява, ако кабелът се измести или промени ориентацията.

Чрез внимателно наблюдение на този феномен наречен „обратната скала“ може да се види къде точно се огъва кабелът и до каква степен – понякога в рамките на няколко нанометра. Това означава, че изследователите могат да наблюдават кабел, за да открият източника на сеизмична активност с изключително високо ниво на точност.

Техниката се нарича разпределено акустично измерване и по същество третира кабела, сякаш представлява серия от хиляди индивидуални сензори за движение. Кабелът, на който е тестван екипът, е на 20 километра подводна инфраструктура за данни за аквариум в Монтерей Бей, който се раздели на около десет хиляди сегмента, които могат да открият най-малкото движение на повърхността, към която са прикрепени.

„Това наистина е проучване на границата на сеизмологията; първият път, когато някой е използвал офшорни влакнести оптични кабели за разглеждане на тези видове океанографски сигнали или за изобразяване на дефектни структури“, заяви Джонатан Айо-Франклин от Националната лаборатория на Беркли.

След свързването на кабела на MBARI към системата на DAS, екипът събра тона от проверима информация: движение от 3.4-градусова земя в земя, карти на известни, но неизписани неизправности в залива, и модели на движение на водата, които също намекват за сеизмична активност.

Най-добрата част, казва Линдзи, е, че дори не е необходимо да прикачвате оборудване или ретранслатори по цялата дължина на кабела. „Просто излизате на сайта и свързвате инструмента към края на влакното“, каза той.

Разбира се, повечето основни подводни кабели нямат просто голям открит край, с който да могат да се свързват случайни изследователи. А сигналите, които технологията използва за измерване на обратната борба, биха могли да пречат на другите, въпреки че, разбира се, се работи за тестване и предотвратяване, ако е възможно.

При успех по-големите активни кабели могат да бъдат приложени в експлоатация като изследователски инструменти и биха могли да помогнат за осветяването на сляпото петно, което сеизмолозите имат по отношение на активността и характеристиките на океанското дъно. Работата на екипа е публикувана вчера в списание Science.

Какво още могат оптичните кабели?

Освен, че очевидно може да доведе до революция в познанието ни за сеизмичната активност и движението на литосферните плочи на нашата планета, разработката на учените по същество може да промени начина, по който държавите и частните компании гледат на инвестициите в полагането на подводни оптични кабели – очевидно освен най-голямото очевидно предимство от осигуряване на високоскоростна широколентова интернет връзка и повишаването на достъпността на Интернет до всички, от оптичните технологии могат да бъдат извлечени много други косвени ползи, за които дори не сме предполагали, когато сме изграждали подводните оптични мрежи на света.

Технологията и научната разработка на колектива може да бъде приложена и в множество други сфери от живота и науката, тъй като сама по себе си е универсално уникална. Така например, този феномен на огъване на оптичните кабели, може да се напасне за използване в лабораторни среди и други места, където вибрациите и промените могат да имат значение. Освен това, според някои учени в бъдеще могат да се разработят и технологии за мониторинг на огъванията в други области с цел постигане на детайлен образ на активността в дадена сфера. Така например, на места технологията може да замести ултра звука или други по-остарели технологии, които днес се използват за „картографиране“ на определени детайли и трудно достъпни елементи.