Оптоволоконные подводные кабели могут работать и в качестве сейсмографов
Геологи и сейсмологи сейчас активно используют технологические достижения. Сейсмические датчики, которые позволяют отслеживать колебания земной коры, становятся все более чувствительными и все менее дорогими. Благодаря этому ученые получают возможность устанавливать сотни и тысячи таких устройств, правда, преимущественно на суше.
Но, как оказалось, можно обойтись и вообще без датчиков, используя элементы сетевой инфраструктуры, расположенные на дне морей и океанов. До настоящего момента установка специализированных устройств под водой обходилась ученым очень дорого — настолько, что в морях и океанах установлены едва ли не единичные системы. К счастью, их можно заменить — оптоволоконными кабелями.
Группа специалистов, возглавляемых Джузеппе Мара, установили, что такие магистрали являются отличной альтернативой сейсмическим датчикам. Дело в том, что аппаратура, предназначенная для надежной передачи сигнала по оптоволокну, проложенному под водой, очень точная. Настолько, что любая сейсмическая активность вызывает изменения в самом сигнале.
Выяснилось это не сейчас, а в 2016 году. Тогда проводился эксперимент, одним из элементов которого являлся оптоволоконный кабель, проложенный до побережья Великобритании. Однажды передаваемый сигнал стал давать искажения. Как оказалось, причина искажений — землетрясение силой в 6 баллов, эпицентр которого залегал под океаническим ложем.
Измеряя силу искажения, ученым удалось узнать некоторые характеристики землетрясения. Наиболее сильные искажения были зафиксированы сразу после начала землетрясения. После этого оно начало затухать, соответственно искажения стали менее заметными. Специалисты поняли, что причина искажений именно землетрясение благодаря тому, что наиболее сильные колебания земной коры отстояли по времени друг от друга. А искажения сигнала, проходящего по оптоволокну очень точно совпали по времени с пиковыми показателями активности землетрясения.
Более того, ученые смогли выяснить, где именно находился эпицентр землетрясения — это удалось понять по времени появления искаженного сигнала в двух достаточно сильно удаленных друг от друга магистралях.
Никакого другого оборудования для выяснения всех этих фактов ученым не понадобилось. Совсем по-другому обстоит дело при использовании сейсмометров — их нужно три, чтобы провести триангуляционные измерения землетрясения. Результаты измерений помогают узнать характеристики землетрясения. Но поскольку подводное измерение сейсмической активности земной коры — удовольствие дорогое и технически сложно осуществимое, проводятся такие работы достаточно редко.
Если использовать оптоволокно, проложенное по дну морей и океанов, можно узнать о появлении даже не слишком сильных подводных землетрясений. Подтверждение этого было получено при помощи изучения характеристик сигнала, проходящего по кабелю, соединяющего Мальту и Сицилию. Помехи, обнаруженные специалистами, точно совпали по активности с пиковыми значениями землетрясениями в этом регионе.
Сейчас сейсмологи пытаются доказать, что межконтинентальные магистрали, проложенные по дну морей и океанов, могут выступить если не альтернативой, то достаточно серьезным дополнением к уже имеющемуся инструментарию сейсмологов всех стран мира. Все, что нужно для изучения характеристик землетрясения, которое идет в регионе, где проложена магистраль — это устройство, которое с высокой степенью точности позволяет измерять погрешность сигнала магистрали.
В каждой магистрали содержится большое количество отдельных каналов, которые разделяются по длинам волн оптического сигнала. Для того, чтобы еще более точно измерять характеристики землетрясений, ученым понадобится всего один канал со стабилизированным генератором сигналов и измерителем характеристик сигнала на входе и выходе.
Кроме того, магистрали могут быть использованы для изучения шумового загрязнения в океане или даже для отслеживания миграций морских млекопитающих. Да, точность показаний кабелей может быть ниже профессионального оборудования. Но если учесть стоимость специализированных систем, то во многих случаях использование оптоволокна для проведения такого рода измерений вполне оправдано.
DOI: 10.1126/science.aat4458
