Подводные телекоммуникационные кабели образуют превосходную сейсмическую сеть

Волоконно-оптические кабели, составляющие глобальную подводную телекоммуникационную сеть, в будущем могут помочь ученым изучать морские землетрясения и геологические структуры, скрытые глубоко под поверхностью океана. В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Science, исследователи из Калифорнийского университета в Беркли, Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, Исследовательского института аквариума Монтерей-Бей и Университета Райса описали эксперимент, в ходе которого 20 километров подводного волоконно-оптического кабеля были превращены в эквивалент 10 000 сейсмических станций на дне океана. За четыре дня эксперимента в заливе Монтерей они зарегистрировали землетрясение магнитудой 3,5 и сейсмическое рассеяние от подводных разломных зон.

Эта методика, которую они ранее тестировали с волоконно-оптическими кабелями на суше, может предоставить столь необходимые данные о землетрясениях, происходящих под морем, где существует мало сейсмических станций, оставляя 70% поверхности Земли без детекторов землетрясений. «Существует огромная потребность в сейсмологии морского дна. Любое оборудование, которое вы разместите в океане, даже если это всего первые 50 километров от берега, будет очень полезным», — сказал Нейт Линдси, аспирант Калифорнийского университета в Беркли и ведущий автор статьи.

Во время подводного теста исследователи смогли измерить широкий диапазон частот сейсмических волн от землетрясения магнитудой 3,4, произошедшего в 45 километрах от берега возле Гилроя в Калифорнии, и картировать несколько известных и ранее не нанесенных на карту подводных разломных зон, являющихся частью системы разлома Сан-Грегорио.

Исследователи используют метод распределенного акустического зондирования (Distributed Acoustic Sensing), который использует фотонное устройство, посылающее короткие импульсы лазерного света по кабелю и обнаруживающее обратное рассеяние, создаваемое деформацией кабеля. С помощью интерферометрии они могут измерять обратное рассеяние каждые 2 метра, фактически превращая 20-километровый кабель в 10 000 отдельных датчиков движения.

«Прелесть волоконно-оптической сейсмологии в том, что вы можете использовать существующие телекоммуникационные кабели, не устанавливая 10 000 сейсмометров», — сказал Линдси. Конечная цель исследователей — использовать плотные волоконно-оптические сети по всему миру, протяженностью более 10 миллионов километров, в качестве чувствительных измерителей движения Земли, что позволит осуществлять мониторинг землетрясений в регионах, где нет дорогостоящих наземных станций. «Это действительно исследование на переднем крае сейсмологии, первый случай, когда кто-либо использовал морские волоконно-оптические кабели для изучения такого типа океанографических сигналов или для визуализации структур разломов», — сказал соавтор работы Джонатан Аджо-Франклин. «Одно из белых пятен в мировой сети сейсмографов находится в океанах».