Sismologia illuminante del fondo marino con cavi in fibra ottica “scuri” esistenti
I sismologi ottengono quasi tutti i loro dati dagli strumenti a terra, il che significa che la maggior parte delle nostre conoscenze sull’attività sismica è limitata a un terzo della superficie del pianeta. Non sappiamo nemmeno dove sono tutti i rischi, dato che non c’è stato uno studio esaustivo o un monitoraggio a lungo termine del fondo dell’oceano.
“C’è un enorme bisogno di sismologia dei fondali marini”, ha spiegato l’autore dello studio Nathaniel Lindsey in un comunicato stampa di Berkeley. “Qualsiasi strumentazione, anche se è solo per i primi 50 chilometri dalla costa, sarà molto utile”.
Naturalmente, il motivo per cui non l’abbiamo fatto è perché è molto difficile da posizionare, mantenere e accedere agli strumenti di precisione necessari per il lavoro sismico subacqueo a lungo termine. Ma se ci fossero già strumenti che aspettano solo che noi ne approfittiamo? Questa è l’idea che Lindsey e i suoi colleghi stanno perseguendo per quanto riguarda i cavi in fibra ottica sottomarini.
Questi cavi trasportano i dati su lunghe distanze, a volte come parte della spina dorsale di internet e a volte come parte di reti private. Ma una cosa che tutti hanno in comune è che usano la luce per farlo, luce che si disperde e si distorce se il cavo si sposta o cambia orientamento.
Monitorando attentamente questo fenomeno di “backscatter” si può vedere esattamente dove si piega il cavo e fino a che punto, a volte entro pochi nanometri. Ciò significa che i ricercatori possono osservare un cavo per scoprire la fonte dell’attività sismica con un livello straordinario di precisione.
La tecnica si chiama Distributed Acoustic Sensing, e tratta essenzialmente il cavo come se si trattasse di una serie di migliaia di singoli sensori di movimento. Il cavo su cui il team ha testato sono i 20 chilometri dell’infrastruttura dati subacquea del Monterey Bay Aquarium Research Institute, che si divide in circa diecimila segmenti in grado di rilevare il minimo movimento della superficie a cui sono attaccati.
“Questo è davvero uno studio sulla frontiera della sismologia, la prima volta che qualcuno ha utilizzato cavi a fibre ottiche per guardare questi tipi di segnali oceanografici o per l’imaging di strutture a rischio di fratture”, ha detto Jonathan Ajo-Franklin del Berkeley National Lab.
Dopo aver collegato il cavo MBARI al sistema DAS, il team ha raccolto una tonnellata di informazioni verificabili: movimento da un terremoto di 3,4 miglia di magnitudo nell’entroterra, mappe di faglie note ma non mappate nella baia e modelli di movimento dell’acqua che suggeriscono anche l’attività sismica.
La parte migliore, ha detto Lindsey, è che non è nemmeno necessario collegare apparecchiature o ripetitori per tutta la lunghezza del cavo. “È sufficiente recarsi sul posto e collegare lo strumento all’estremità della fibra”, ha detto Lindsey.
Naturalmente la maggior parte dei principali cavi sottomarini non hanno solo una grande estremità esposta a cui i ricercatori a caso possono collegarsi. E i segnali che la tecnologia utilizza per misurare la retrodiffusione potrebbero plausibilmente interferire con gli altri, anche se naturalmente c’è un lavoro in corso per testarlo e prevenirlo, se possibile.
Se i cavi attivi più grandi potrebbero essere messi in servizio come strumenti di ricerca e potrebbero aiutare a illuminare l’angolo cieco che i sismologi hanno per quanto riguarda l’attività e le caratteristiche del fondo dell’oceano. Il lavoro del team è pubblicato oggi sulla rivista Science.
