Dodano: 06 lipiec 2018r.

Rewolucja w technologii wykrywania trzęsień ziemi

Trzęsienia ziemi mogą być łatwiejsze do wykrycia dzięki światłowodom ciągnącym się przez setki kilometrów i oplatającymi cały świat. Sieć kabli może w przyszłości stać się systemem wczesnego ostrzegania przed ruchami gruntu.

 

Naukowcy z powodzeniem wykorzystali światłowodowy kabel komunikacyjny do oceny aktywności sejsmicznej. Takie kable są układane na całym świecie, aby świadczyć usługi internetowe i telewizyjne. Technika okazała się być wrażliwa na wstrząsy gruntu, ale jak przyznają naukowcy, nie jest jeszcze gotowa do powszechnego stosowania.

Aktywność sejsmiczna jest zwykle monitorowana przez sejsmografy - dokładnie skalibrowane i drogie urządzenia umieszczane w newralgicznych miejscach. Większość tej kosztownej aparatury znajduje się na lądzie, a przecież około 70 proc. powierzchni naszej planety to morza i oceany.

Do tej pory aktywność sejsmiczna pod wodą mierzona była przez sieć sejsmografów umieszczonych blisko wybrzeża, ale to ograniczało badania. Innym sposobem jest zatopienie drogiego sprzętu wyposażonego w akumulator, a następnie jego wydobycie i sprawdzenie pomiarów. To ograniczało możliwości badania trzęsień ziemi występujących pod dnem oceanicznym, które nierzadko wywoływały śmiercionośne tsunami. Ale naukowcy opracowali jeszcze inny sposób, który może wykorzystać do tego blisko milion kilometrów kabli leżących na dnie oceanów.

 

Zespół naukowców pod kierunkiem dr. Philippe Jousset z Niemieckiego GFZ German Research Centre for Geosciences testując nową technikę skorzystali z 15 kilometrów światłowodu, który został zainstalowany między dwiema elektrowniami geotermalnymi na Islandii w 1994 roku. Kabel przecina dobrze znaną strefę uskoków geologicznych. Impuls laserowy wysyłany przez pojedyncze włókno kabla wystarczył, aby stwierdzić, czy na jego długości występują jakieś zakłócenia.

- Początkowo nie wiedzieliśmy, co będziemy w stanie zarejestrować - powiedział Jousset w rozmowie z BBC News. – Okazało się, że możemy wykryć trzęsienia ziemi i to z daleka - dodał. Rezultaty jego badań ukazały się w piśmie „Nature Communications”.

Sygnał świetlny został przeanalizowany i porównany z zestawami danych z gęstej sieci sejsmografów. Rezultaty zaskoczyły nawet ekspertów. - Nasze pomiary ujawniły cechy strukturalne z niespotykaną dotąd rozdzielczością i dawały sygnały równe punktom danych co cztery metry. To wynik lepszy niż jakiejkolwiek sieci sejsmologicznej na całym świecie – wyjaśnił Jousset.

Dzięki tej technice, cała sieć podmorskich kabli licząca sobie około 885 tys. kilometrów długości może stać się jednym wielkim detektorem trzęsień ziemi. Jednak na końcówkach kabli należy zamontować odpowiednie instrumenty, które, tak jak sejsmografy, nie należą do tanich. Ale naukowcy przyznali, że już pracują nad opłacalnymi alternatywami.

Istotną sprawą jest fakt, że nie ma potrzeby modyfikowania samych kabli, a technika zabiera jedynie niewielką część przepustowości łącza i nie zakłóca pracy całego systemu.

Zastosowana przez badaczy metoda nie jest nowa. Ma zastosowanie w innych dziedzinach. Od lat używana jest podczas odwiertów do monitorowania zbiorników podpowierzchniowych. 

Dr Elizabeth Cochran, geofizyk z USGS (United States Geological Survey) przyznała, że technologia ta, po odpowiednim dopracowaniu, może zostać potencjalnie zastosowana do systemów wczesnego ostrzegania przed trzęsieniami ziemi.

- Dla wczesnego ostrzegania niekoniecznie potrzebujemy bardzo precyzyjnych informacji. Musimy tylko wiedzieć, że na danym obszarze wystąpiły duże ruchy gruntu. Tysiące kilometrów kabli już przecina miasta. Jeśli możemy je wykorzystać, to istnieje bardzo ekscytujący potencjał dla gęstych sieci czujników wszędzie tam, gdzie są kable. Potrzeba jedynie dowiedzieć się, jak dokładnie interpretować te dane – powiedziała Cochran.

Jak słusznie zauważyła Cochran, wiele będzie zależało od firm komunikacyjnych, czy zgodzą się na wykorzystanie ich kabli i czy będą za to pobierały opłaty.

 

Źródło: BBC, fot. P. Jousset/GFZ