根据一项新的研究,有一天,可以在全球范围内传输数据的海底电缆网可以用来追踪地震和海啸。在去年的一次测试中,Google的一根光纤电缆通过检测沿电缆发送的光脉冲的畸变,成功地接收了附近的地震。这是研究人员过去几年一直在努力研究的一种新方法。
“我们能找到一种更便宜的用地球物理传感器覆盖海洋的方法吗?已经有了这种电信电缆基础设施。如果您可以将它们变成传感器,那就太好了-这就是我们现在正在做的事情。”加利福尼亚理工学院地球物理学助理教授,今天发表在《科学》杂志上的这项研究的第一作者钟忠文说。
除了在全球范围内发送数据的主要工作之外,这些电缆有一天可能会在海啸肆虐时向岸上的人们发送预警。它们还可以使地震学家和地球物理学家更深入地了解水下发生的地震。由于目前用于检测地震的几乎所有传感器都在陆地上,因此这些电缆可能会填补科学家观察地震活动能力的巨大空白。这种新颖的方法甚至不需要在现有的跨海底超过一百万公里的光缆网络中安装任何新设备。
新方法利用了已经设计好的电缆功能。当电缆一端的发送器发出发送数据的光信号时,光波将沿特定方向定向。如果发生地震,地震可能会摇晃,弯曲或扭曲电缆,从而改变了光波的方向。在电缆的另一端,Google注意到失真并进行了纠正。现在,它想与詹(Zhan)等地震学家共享数据,即所谓的“光的偏振状态”变化,以便他们研究引起畸变的地震。
在2019年12月至2020年9月之间,詹的研究小组使用Google的10,500公里长的居里电缆记录了大约20次中到大地震,该电缆从加利福尼亚的洛杉矶到智利的瓦尔帕莱索。电缆还能够拾取暴风雨引起的海浪。这表明该技术还可以用于发现地震可能引发的海啸。
在离海岸很远的地方看到海啸的能力可以挽救生命
能够在海啸仍远离海岸时看到海啸的能力可以挽救生命。根据Google的说法,光缆不仅具有比专门设计用于寻找海啸的少量现有传感器更好的海洋视野,而且还可以更快地将警告发送到岸上,可能要花几毫秒的时间。
Google与光学,海底和地震研究界合作,利用我们所有的电缆基础设施,以带来更大的社会效益,我们为此感到沮丧和兴奋,” Google在去年7月与一家公司接触后不久在博客中写道。詹进一步开发了用于海底地震传感的新方法。
詹说:“我们希望这种新方法确实能给人们提供更好的机会尽早捕获这些事件,从而使人们有更多的时间做出反应。”
在2018年,发表了类似的研究,表明海底电缆具有探测地震和海啸的潜力-但这种方法存在一些局限性。电缆需要配备专用设备,以沿电缆发射激光。相比之下,这种新方法可节省资金,因为它不需要任何新的基础架构。还有人担心,在电缆上增加设备可能会打开安全漏洞的大门,使不良行为者可以访问通过网络发送的数据。詹说,采用新方法并不是问题。科学家在研究光的偏振时看不到有关传输内容的信息。
詹说:“这是一种利用既有基础设施来完成对社会和科学有益的事情的绝对安全的方法。”