Innowacyjne badania pozwoliły zaobserwować aktywność sejsmiczną za pomocą przewodu światłowodowego łączącego farmę wiatrową na Morzu Północnym z brzegiem.

Instalowanie czujników sejsmicznych na dnie oceanu może być trudnym i kosztownym zadaniem. Rozwiązaniem tego problemu mogłoby być monitorowanie aktywności sejsmicznej za pomocą czegoś, co już się tam znajduje – podmorskich kabli telekomunikacyjnych. Międzynarodowy zespół specjalistów w dziedzinie nauk o Ziemi, częściowo wspierany przez współfinansowany ze środków UE projekt FINESSE, wykorzystał komunikacyjne przewody światłowodowe na dnie Morza Północnego jako gigantyczną sieć stacji sejsmologicznych. Za jej pośrednictwem naukowcy śledzili zarówno trzęsienia ziemi, jak i fale oceaniczne.

Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie „Nature Communications”. „Zaprezentowaliśmy i przeanalizowaliśmy nasze obserwacje fal sejsmicznych oraz fal oceanicznych poczynione za pomocą rozproszonego wykrywania akustycznego (DAS) na dnie oceanu u wybrzeży Belgii wykazując, że rozproszone wykrywanie akustyczne wykorzystujące istniejące instalacje światłowodowe na dnie oceanu mogą dostarczać wysokiej jakości danych sejsmograficznych i oceanograficznych”.

Cytowany w komunikacie prasowym Kalifornijskiego Instytutu Technicznego Caltech główny autor badania, Ethan F. Williams, mówi: „Układanie komunikacyjnych przewodów światłowodowych na dnie mórz staje się coraz bardziej powszechne. Zamiast umieszczać tam zupełnie nowe urządzenia, możemy skorzystać z niektórych spośród tych światłowodów i zacząć natychmiast obserwować aktywność sejsmiczną”.

Technologia rozproszonego wykrywania akustycznego zastosowana przez naukowców została pierwotnie opracowana na potrzeby eksploracji zasobów energetycznych, ale jest obecnie wykorzystywana w sejsmologii. Jej podstawą jest urządzenie fotoniczne, które wysyła przez przewód światłowodowy krótkie impulsy światła laserowego. W komunikacie prasowym Caltech czytamy także: „Niewielkie niedoskonałości w światłowodzie odbijają maleńkie ilości światła, dzięki czemu mogą odgrywać rolę »punktów orientacyjnych«. Gdy fala sejsmiczna przesuwa przewód światłowodowy, punkty orientacyjne nieznacznie zmieniają swoje położenie, zmieniając jednocześnie czas podróży odbitych fal świetlnych, umożliwiając w ten sposób naukowcom śledzenie ruchu fal”. Instrument DAS wykorzystany w tym badaniu został zbudowany i był obsługiwany przez biorący udział w projekcie FINESSE zespół naukowców z Uniwersytetu w Alcalá de Henares.

– System DAS na dnie morza otwiera nowe możliwości w geofizyce – dzięki temu rozwiązaniu podmorskie dane sejsmiczne staną się dokładniejsze, a naukowcy będą mogli lepiej zrozumieć wnętrze Ziemi i przyczyny powstania największych uskoków – mówi Zhongwen Zhan, adiunkt na wydziale geofizyki i współautor badania.

Zielona sieć sejsmograficzna

Jak czytamy w tym samym komunikacie prasowym, zespół pod przewodnictwem naukowców z Caltech wykorzystał odcinek przewodu światłowodowego o długości 40 000 metrów, który łączy farmę wiatrową na Morzu Północnym z brzegiem.

– Po naciśnięciu jednego przycisku mamy dostęp do 4 000 czujników, których rozmieszczenie kosztowałoby miliony – mówi Ethan F. Williams.

Dodaje także, że dzięki sieci światłowodowej udało się wykryć i zarejestrować trzęsienie ziemi o sile 8,2 stopnia w skali Richtera w pobliżu Fidżi w sierpniu 2018 roku, co, jak zauważono w komunikacie prasowym, „dowodzi zdolności technologii do wypełniania niektórych ogromnych martwych punktów w globalnej sieci stacji sejsmicznych”.

Projekt FINESSE (Fibre Nervous Sensing Systems), który wsparł badanie, potrwa do września 2020 roku. Na stronie internetowej projektu czytamy: „Celem projektu FINESSE jest naśladowanie układu nerwowego żywych organizmów poprzez przekształcanie sztucznych i naturalnych struktur w przedmioty wrażliwe na bodźce zewnętrzne dzięki zaawansowanej technologii rozproszonych czujników światłowodowych w celu wczesnego ostrzegania w przypadku możliwego niebezpieczeństwa lub wystąpienie szkody bądź w celu optymalizacji działania konstrukcji, aby umożliwić zrównoważone wykorzystanie naturalnych zasobów i aktywów”.

źródło: europa.eu