Oceány a moria pokrývajú takmer 71 % zemského povrchu. Pod ich vodami však máme nasadenú pomerne širokú sieť optických káblov, ktoré by nám mohli v blízkej budúcnosti poskytnúť výbornú sieť pre meranie seizmickej aktivity.

Do roku 2021 by mala byť pod vodami oceánov a morí funkčná pomerne široká sieť optických káblov telekomunikačných operátorov a technologických gigantov.

Vedci z Univerzity v Berkeley však majú s touto sieťou iné plány ako ich majitelia. Táto globálna podmorská sieť by mohla jedného dňa pomôcť vedcom študovať zemetrasenia na mori a geologické štruktúry skryté hlboko pod hladinou oceánu.

Podmorské optické káble môžu poslúžiť aj vyššiemu cieľu

Len nedávno sa v žurnále Science objavila štúdia, v ktorej vedci z univerzít Berkeley, Kalifornie, Rice a Národného laboratória Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) spolu s Výskumným inštitútom Monterey Bay Aquarium (MBARI) popísali experiment, ktorý zmenil 20 kilometrov podmorských optických káblov na ekvivalent 10 000 seizmických staníc pozdĺž morského dna.

Zobraziť celú galériu (3)

Ružová farba označuje 20-kilometrový úsek podmorského optického kábla, ktorý využili vedci na merania seizmickej aktivity. Jeho celková dĺžka však činí až 51 kilometrov. Zdroj: Nate Lindsey/Univerzita Berkeley

Počas štvordňového experimentu v Monterey Bay zaznamenali vedci pod vodou zemetrasenie o magnitúde 3,5 stupňa a boli schopný pozorovať seizmický rozptyl. Techniku sledovania seizmickej aktivity najprv testovali na optickej sieti na súši. Tá im poskytla potrebné dáta, aby mohli sledovať túto aktivitu aj pod vodami oceánov a morí. Týmto spôsobom by tak mohli sledovať seizmickú aktivitu takmer 70% zemského povrchu, ktorý sme doteraz sledovali len veľmi obmedzene.

Existuje obrovská potreba seizmológie morského dna. Akékoľvek prístrojové vybavenie, ktoré sa dá dostať do oceánu, aj keby to bolo len prvých 50 kilometrov od pobrežia, bude veľmi užitočné, “ uviedla Nate Lindsey, postgraduálna študentka Univerzity v Berkeley a hlavný autor článku.

Vedci by za pomoci svojej techniky merania seizmickej aktivity mohli pokryť celý svet

Vedcom z Berkeley a Rice poskytol Craig Dawe z inštitútu MBARI na prvé pokusy 51 kilometrov optického podmorského kábla. Konečným cieľom snáh výskumných pracovníkov je ale použitie sietí z optických vlákien na celom svete.

To zahŕňa viac ako 10 miliónov kilometrov káblov na pevnine aj pod morom, čo umožní monitorovanie zemetrasenia aj v regiónoch, ktoré nemajú drahé pozemné seizmické stanice.

Zobraziť celú galériu (3)

Tento obrázok ukazuje hlavný uzol Monterey Accelerated Research System (MARS) slúžiaci ako oceánske observatórium. Na ľavej strane obrázka je hlavný kábel spájajúci observatórium s pobrežím, ktorý vedci využili pre svoje pokusy. Zdroj: MBARI

Technika, ktorú vedci používajú sa nazýva Distribuované akustické snímanie. Využíva fotonické zariadenie, ktoré vysiela káblom krátke laserové impulzy a zisťuje ich spätný rozptyl vzniknutý namáhaním v kábli spôsobeného jeho napínaním.

Pomocou interferometrie môžu merať spätný rozptyl v optickom káble každé 2 metre, čím efektívne premieňajú 20-kilometrový kábel na 10 000 samostatných senzorov.

V budúcnosti môže táto technika pomôcť efektívne varovať obyvateľstvo žijúce na pobreží pred nebezpečným zemetrasením

Podľa profesora Jonathana Ajo-Franklina z Univerzity v Rice, sú tieto systémy citlivé na zmeny v rozsahu od nanometrov až po stovky picometrov na každý meter dĺžky kábla. Ide tak o naozaj sľubnú techniku merania seizmickej aktivity. Ak sa pozrieme na obrázok siete telekomunikačných káblov pod morom, môžeme povedať, že by ju bolo možné použiť v skutočne širokom meradle.

Zobraziť celú galériu (3)

Sieť podmorských telekomunikačných káblov. Zdroj: submarinecablemap.com

Zároveň sa jedná aj o finančne efektívny spôsob merania, keďže umožňuje využiť existujúce telekomunikačné optické káble bez potreby inštalácie drahej seizmickej techniky v obrovskom množstve.

Táto technika tiež prinesie možnosti sledovania seizmickej aktivity na pobrežiach v kritických regiónoch a umožní varovať jeho obyvateľstvo pred otrasmi a možným nebezpečným vlnobitím. Veríme preto, že snahy vedcov budú ďalej úspešne napredovať.