Los sismólogos de Caltech, en colaboración con los expertos en óptica de Google, han desarrollado un método para utilizar cables de telecomunicaciones submarinos existentes para detectar terremotos.
Una vasta red de más de un millón de kilómetros de cables de fibra óptica se encuentra en el fondo de los océanos de la Tierra. En la década de 80, las empresas de telecomunicaciones y los gobiernos comenzaron a tender estos cables, cada uno de los cuales puede abarcar miles de kilómetros. Hoy en día, la red global se considera la columna vertebral de las telecomunicaciones internacionales.
Los científicos han estado buscando durante mucho tiempo una forma de usar esos cables sumergidos para monitorear la sismicidad. Después de todo, más del 70% del mundo está cubierto por agua y es extremadamente difícil y costoso instalar, monitorear y operar sismómetros submarinos para rastrear terremotos bajo el mar.
Para detectar terremotos y tsunamis ya tenemos una red para explotar
Lo ideal, dicen los investigadores, es monitorear la sismicidad utilizando la infraestructura existente a lo largo del fondo del océano.
ahora Zhongwen Zhan, PhD, profesor asistente de geofísica, y sus colegas en Caltech idearon una forma de analizar la luz que viaja a través de fibras "en" (los cables submarinos existentes y en funcionamiento) para detectar terremotos y olas del océano sin la necesidad de equipo adicional.
El nuevo método se describe en la revista Science.
“Esta nueva técnica realmente puede convertir la mayoría de los cables submarinos en sensores geofísicos de miles de kilómetros de largo para detectar terremotos y posiblemente tsunamis en el futuro”, dice Zhan.
Creemos que esta es la primera solución de monitoreo de terremotos en el fondo del océano que podría implementarse de manera factible en todo el mundo. Podría complementar la red existente de sismómetros terrestres y boyas de monitoreo de tsunamis para hacer que la detección de terremotos y tsunamis submarinos sea mucho más rápida.
Zhongwen Zhan, Caltech
Cómo funciona el método para detectar tsunamis y terremotos con cables de telecomunicaciones submarinos
Las redes de cable funcionan mediante el uso de láseres que envían pulsos de información. Lo hacen a través de fibras de vidrio que entregan datos a velocidades superiores a 200.000 kilómetros por segundo a los receptores del otro extremo.
En su trabajo, los investigadores se centraron en Cable curie, un cable submarino de fibra óptica que se extiende por más de 10.000 kilómetros a lo largo del borde oriental del Océano Pacífico desde Los Ángeles hasta Valparaíso, Chile.
En tierra, todo tipo de perturbaciones (como cambios de temperatura e incluso rayos) pueden cambiar la polarización de la luz que viaja a través de los cables de fibra óptica. Dado que la temperatura en las profundidades del océano permanece casi constante y hay poca perturbación allí, el cambio de polarización de un extremo del cable Curie al otro permanece bastante estable a lo largo del tiempo.
Excepto durante los terremotos y cuando las tormentas producen grandes olas oceánicas. En ese caso, la polarización cambia repentina y drásticamente, lo que permite a los investigadores identificar fácilmente tales eventos en los datos.
Cómo este método puede cambiar la detección de tsunamis y terremotos
Hoy en día, las ondas sísmicas de los terremotos que ocurren a millas de la costa tardan minutos en llegar a los sismómetros de la Tierra. E incluso se necesita más tiempo para los tsunamis. Con esta nueva técnica, toda la longitud de un cable submarino actúa como un solo sensor, midiendo la situación hasta 20 veces por segundo. Esto significa que si ocurre un terremoto cerca de un área en particular, se podría enviar una advertencia a las áreas potencialmente afectadas en cuestión de segundos.
Durante los nueve meses de pruebas informados en el nuevo estudio, los investigadores detectaron alrededor de 20 terremotos de moderados a grandes a lo largo del cable Curie. Entre ellos, el terremoto de magnitud 7,7 que tuvo lugar frente a las costas de Jamaica el 28 de enero de 2020.
Zhan y sus colegas de Caltech ahora están desarrollando un algoritmo de aprendizaje automático. Sería capaz de determinar si los cambios de polarización detectados son producidos por terremotos o tsunamis, o simplemente por barcos o un cangrejo moviendo el cable.
