Los cables de fibra óptica que constituyen una red mundial de telecomunicaciones submarina podrían algún día ayudar a los científicos a estudiar los terremotos en alta mar y las estructuras geológicas ocultas en las profundidades de la superficie del océano.
en un artículo que aparece esta semana en el diario ciencia , investigadores de la Universidad de California, Berkeley, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley Berkeley Lab, el Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey MBARI y la Universidad de Rice describen un experimento que convirtió 20 kilómetros de cable de fibra óptica submarino en el equivalente a 10,000estaciones sísmicas a lo largo del fondo del océano. Durante su experimento de cuatro días en la Bahía de Monterey, registraron un terremoto de magnitud 3.5 y dispersión sísmica desde zonas de fallas submarinas.
Su técnica, que habían probado previamente con cables de fibra óptica en tierra, podría proporcionar datos muy necesarios sobre terremotos que ocurren bajo el mar, donde existen pocas estaciones sísmicas, dejando al 70% de la superficie de la Tierra sin detectores de terremotos.
"Existe una gran necesidad de sismología del fondo marino. Cualquier instrumentación que salga al océano, incluso si es solo durante los primeros 50 kilómetros de la costa, será muy útil", dijo Nate Lindsey, un estudiante graduado de UC Berkeley yautor principal del artículo.
Lindsey y Jonathan Ajo-Franklin, profesor de geofísica en la Universidad de Rice en Houston y científico visitante del Berkeley Lab, dirigieron el experimento con la ayuda de Craig Dawe de MBARI, propietario del cable de fibra óptica. El cable se estira 52kilómetros de la costa a la primera estación sísmica que se haya colocado en el fondo del Océano Pacífico, puesta allí hace 17 años por MBARI y Barbara Romanowicz, profesora de la Escuela de Graduados de la Universidad de Berkeley en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarios de UC Berkeley.El nodo del Sistema Acelerado de Investigación de Monterey MARS se colocó en 2009, 20 kilómetros de los cuales se usaron en esta prueba mientras estaban fuera de línea para mantenimiento anual en marzo de 2018.
"Este es realmente un estudio sobre la frontera de la sismología, la primera vez que alguien usa cables de fibra óptica en alta mar para observar este tipo de señales oceanográficas o para obtener imágenes de estructuras de fallas", dijo Ajo-Franklin.puntos en la red sismográfica mundial están en los océanos "
El objetivo final de los esfuerzos de los investigadores, dijo, es utilizar las densas redes de fibra óptica en todo el mundo, probablemente más de 10 millones de kilómetros en total, tanto en tierra como debajo del mar, como medidas sensibles deEl movimiento de la Tierra, que permite el monitoreo de terremotos en regiones que no tienen estaciones terrestres costosas como las que salpican gran parte de California y la costa del Pacífico propensas a terremotos.
"La red sísmica existente tiende a tener instrumentos de alta precisión, pero es relativamente escasa, mientras que esto le da acceso a una matriz mucho más densa", dijo Ajo-Franklin.
sismología fotónica
La técnica que utilizan los investigadores es la detección acústica distribuida, que emplea un dispositivo fotónico que envía pulsos cortos de luz láser por el cable y detecta la retrodispersión creada por la tensión en el cable causada por el estiramiento. Con interferometría, pueden medir laretrodispersión cada 2 metros 6 pies, convirtiendo efectivamente un cable de 20 kilómetros en 10,000 sensores de movimiento individuales.
"Estos sistemas son sensibles a los cambios de nanómetros a cientos de picómetros por cada metro de longitud", dijo Ajo-Franklin. "Ese es un cambio de una parte en un billón".
A principios de este año, informaron los resultados de una prueba de seis meses en tierra utilizando 22 kilómetros de cable cerca de Sacramento emplazado por el Departamento de Energía como parte de su banco de pruebas de fibra oscura ESnet de 13,000 millas. La fibra oscura se refiere a cables ópticos tendidosbajo tierra, pero no utilizado o arrendado para uso a corto plazo, en contraste con el uso activo de Internet "iluminado". Los investigadores pudieron monitorear la actividad sísmica y el ruido ambiental y obtener imágenes del subsuelo a una resolución más alta y a mayor escala de lo que hubiera sidoposible con una red de sensores tradicional.
"La belleza de la sismología de fibra óptica es que puedes usar cables de telecomunicaciones existentes sin tener que colocar 10,000 sismómetros", dijo Lindsey. "Simplemente caminas al sitio y conectas el instrumento al extremo de la fibra".
Durante la prueba subacuática, pudieron medir un amplio rango de frecuencias de ondas sísmicas a partir de un terremoto de magnitud 3.4 que ocurrió 45 kilómetros tierra adentro cerca de Gilroy, California, y mapear múltiples zonas de fallas submarinas conocidas y previamente no mapeadas, parte de SanSistema de fallas Gregorio. También pudieron detectar olas oceánicas en estado estacionario, los llamados microsismas oceánicos, así como olas de tormenta, todas las cuales coincidían con las mediciones sísmicas de la boya y la tierra.
"Tenemos grandes lagunas de conocimiento sobre los procesos en el fondo del océano y la estructura de la corteza oceánica porque es difícil colocar instrumentos como sismómetros en el fondo del mar", dijo Michael Manga, profesor de tierra y planetario de UC Berkeley"Esta investigación muestra la promesa de utilizar cables de fibra óptica existentes como conjuntos de sensores para obtener imágenes de nuevas formas. Aquí, han identificado ondas hipotéticas previamente que no se habían detectado antes".
Según Lindsey, existe un creciente interés entre los sismólogos por registrar el campo de ruido ambiental de la Tierra causado por las interacciones entre el océano y la tierra continental: esencialmente, las olas chapotean cerca de las costas.
"Al utilizar estos cables de fibra óptica costeros, básicamente podemos observar las olas que estamos acostumbrados a ver desde la costa en el fondo marino, y la forma en que estas olas oceánicas se unen a la Tierra para crear ondas sísmicas", dijo.
Para utilizar los cables de fibra óptica iluminados del mundo, Lindsey y Ajo-Franklin deben demostrar que pueden hacer ping a los pulsos láser a través de un canal sin interferir con otros canales en la fibra que transportan paquetes de datos independientes. Están realizando experimentosahora con fibras encendidas, mientras que también planifica el monitoreo por fibra óptica de eventos sísmicos en un área geotérmica al sur del Mar Salton del sur de California, en la zona sísmica de Brawley.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Berkeley . Original escrito por Robert Sanders. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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