U Kaliforniji, hiljade milja optičkih kablova prelaze državu, pružajući ljudima internet. Ali ovi podzemni kablovi takođe mogu imati iznenađujuću sekundarnu funkciju: mogu da osete i mere zemljotrese. U novoj studiji na Caltech-u, naučnici izvještavaju da su koristili dio optičkog kabla za mjerenje složenih detalja zemljotresa magnitude 6, precizirajući vrijeme i lokaciju četiri pojedinačna asperiteta, „zaglavljenih“ područja rasjeda, koji su doveli do pucanja.
Nekoliko godina, profesor geofizike Zhongven Zhan i njegov tim imali su za cilj da pokažu da je prenamjena optičkih kablova jednostavan način da drastično proširimo našu sposobnost mjerenja seizmičke aktivnosti stvaranjem guste mreže improviziranih seizmometara u metodi koja se zove distribuirano akustičko sensiranje.
Nova studija, koja se pojavila u časopisu Nature, koristila je samo deo kabla od 100 kilometara da bi se precizno razumela složena mehanika iza određenog zemljotresa 2021. godine, sugerišući da bi pristup većem broju kablova omogućio bolje razumevanje fizike zemljotresa i na kraju bolji zemljotres u ranoj fazi. sistemi upozorenja.
„Ako možemo da dobijemo širu pokrivenost za merenje seizmičke aktivnosti, možemo da revolucionišemo način na koji proučavamo zemljotrese i da obezbedimo naprednija upozorenja“, kaže Zhan. „Iako ne možemo da predvidimo zemljotrese, distribuirano akustičko sensiranje će dovesti do boljeg razumevanja detalja koji leže u osnovi kako zemlja puca.
Postoji oko 500 seizmometara na oko 56.500 kvadratnih milja u južnoj Kaliforniji, a svaki košta do 50.000 dolara. S druge strane, korišćenje optičkih kablova u celoj državi moglo bi biti ekvivalentno pokrivanju milionima seizmometara.
Da bi se optički kabl koristio kao seizmometar, laserski emiteri su stacionirani na jednom kraju kabla, ispuštajući snopove svetlosti kroz dugačke, tanke staklene niti koje čine jezgro kabla. Staklo ima sitne nesavršenosti koje odbijaju mali deo svetlosti ka izvoru, gde se ono snima.
Na ovaj način, svaka nesavršenost deluje kao putna tačka koja se može pratiti duž optičkog kabla, koji je obično zakopan odmah ispod nivoa zemlje. Seizmički talasi koji se kreću kroz zemlju uzrokuju lagano pomeranje kabla, što menja vreme putovanja svetlosti do i od ovih tačaka. Dakle, nesavršenosti duž dužine kabla deluju kao hiljade pojedinačnih seizmometara koji omogućavaju seizmolozima da posmatraju kretanje seizmičkih talasa.
U ovoj novoj studiji, tim je ispitao svetlosne potpise koji putuju kroz deo optičkog kabla koji se nalazi u istočnoj Sijera Nevadi tokom zemljotresa jačine 6 stepeni u dolini Antilope 2021. Deo kabla bio je ekvivalentan 10.000 seizmometara i uspeo je da otkrije da je M6 sastavljen od niza od četiri manja ruptura. Ovi takozvani „pod-događaji“, poput mini zemljotresa, nisu mogli biti otkriveni konvencionalnom seizmičkom mrežom.
U saradnji sa laboratorijom Nadie Lapuste, profesora mašinstva i geofizike Lorensa A. Hansona mlađeg, tim je uspeo da napravi tačan model zemljotresa M6 na osnovu izmerene seizmičke aktivnosti. Model je pokazao vreme za četiri pod-događaja i precizno odredio njihove tačne lokacije u oblasti raseda.
„Korišćenje optičkog kabla kao serije seizmometara otkriva aspekte fizike zemljotresa za koje se dugo pretpostavljalo, ali ih je teško zamisliti“, kaže Zhan. „Kao analogiju, zamislite svoj svakodnevni teleskop u dvorištu. Možete da vidite Jupiter, ali verovatno ne možete da vidite njegove mesece ili bilo kakve detalje. Sa zaista moćnim teleskopom, možete videti fine detalje planete i mesečevih površina. Naša tehnologija je kao moćan teleskop za zemljotrese.“
