«Темное волокно» закладывает основу для обнаружения удаленных землетрясений и картирования подземных вод

Исследователи из Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли (Berkeley Lab) Министерства энергетики США превратили часть 13 000-мильной тестовой сети неиспользуемых оптоволоконных кабелей («темного волокна») в высокочувствительный датчик сейсмической активности. Это первое в мире исследование, использующее крупную региональную сеть в качестве сейсмодатчика, и его результаты опубликованы в Scientific Reports (Nature).

Эта технология, известная как распределенное акустическое зондирование (DAS), использует лазерные импульсы для измерения сейсмических волн по всей длине кабеля. Работая на 20-мильном участке сети ESnet в Калифорнии, ученые получили беспрецедентно детальную картину: 10 000 виртуальных датчиков с шагом в 2 метра вместо нескольких десятков традиционных сейсмометров, разнесенных на километры. Это позволило регистрировать как низкочастотные волны от удаленных землетрясений (вплоть до Мексики), так и локальные высокочастотные вибрации, отличая землетрясения от движения транспорта.

Исследование открывает новые возможности для науки и мониторинга. Помимо потенциального улучшения систем раннего предупреждения о землетрясениях, технология позволяет детально характеризовать строение недр, качество грунтов, отслеживать изменения уровня грунтовых вод, деградацию вечной мерзлоты и гидрологические процессы, ведущие к оползням. Как отметил ведущий автор работы Джонатан Ахо-Франклин, «просто слушая в течение 40 минут, эта технология потенциально может делать около 10 разных вещей одновременно».

«Покрытие тестовой сети ESnet предоставило нам изображения недр с более высоким разрешением и в большем масштабе, чем это было бы возможно с традиционной сенсорной сетью», — пояснила соавтор работы Вероника Родригес Трибальдос. Соавтор Нейт Линдси добавил: «В этом исследовании мы показали, что недорогое оптоволокно улавливает эти слабые движения грунта с удивительным качеством».