Tenger alatti kábelek segíthetik a földrengések vizsgálatát

A Caltech (Kaliforniai Műszaki Egyetem) szeizmológus szakemberei a Google optikai kábel szakértőivel fogtak össze azért, hogy a telekommunikációs kábeleket földrengés-érzékelőként használhassák, s ezzel hatalmas mennyiségű adatot gyűjtsenek, többek közt a cunami-előrejelzések javítására.

A tengerek mélyén sok millió kilométernyi optikai kábel szolgálja az adatforgalmat és a telekommunikációt világszerte, ma ez a hálózat jelenti a nemzetközi kommunikáció gerincét. Mivel bolygónk több mint 70 százalékát tengerek borítják, ahol költséges és bonyolult szeizmikus észlelőhálózatot kiépíteni, a kutatók már régóta gondolkodtak azon, hogy miként lehetne a meglévő kábelhálózatot alkalmassá tenni e feladatra. Voltak ugyan korábbi próbálkozások, de azokkal csupán kifinomult berendezések hozzáadásával lehetett információt kinyerni. Nemrégiben azonban Zhongwen Zhan és kutatótársai olyan módszert ismertettek a Science tudományos folyóiratban közzé tett tanulmányukban, amely szerint a működő, vagyis használatban lévő kábeleket lehet a kívánt célra használni.

„Az új technológia segítségével a sok ezer kilométeres, tenger alatti kábelek többségét geofizikai szenzorokká változtatjuk, amelyekkel detektálni lehet a földrengéseket és a cunamikat is” – mondta Zhan. A szeizmométerek és cunamimérő bóják ritkás elhelyezkedése miatt az így kialakítandó hálózat kiegészíti a meglévőt, és igen jelentősen felgyorsíthatja a védekezéshez szükséges információk begyűjtését.

Az optikai kábeleken polarizált lézerfény segítségével áramlanak az adatok, másodpercenként közel 200 ezer kilométeres sebességgel. A polarizáció azt jelenti, hogy csak egy meghatározott irányban oszcillál a kábelek üvegszálában haladó fény, és ez teszi lehetővé, hogy párhuzamosan több adatfolyam is haladjon a kábelekben. A vevő oldalán, vagyis, ahová a kábel megérkezik, ezt a polarizációt ellenőrizni kell ahhoz, hogy az egyes adatfolyamok ne keveredjenek össze.
Azonban a polarizáció számos külső hatástól megváltozhat, szárazföldi kábelek esetében például eltérő hőmérsékleti viszonyok hatására. A tengerek mélyén állandó a hőmérséklet, viszont a hirtelen keletkező nagy hullámok képesek megváltoztatni a jel polarizáltságát. A változásokból vissza lehet következtetni arra az eseményre, amelynek hatására kialakult, így azonosítani lehet például a viharokat, vagy a földrengéseket.

Jelenleg, ha egy földrengés a tenger alatt, a partoktól sok kilométer távolságban pattan ki, ahhoz, hogy ennek a rengéshulláma elérkezzen a szárazföldi szeizmológiai állomásokra, hosszú percek szükségesek, a cunamihullámok érzékelése pedig még tovább tart. Az optikai kábelek teljes hosszukban egy-egy nagy szenzorként működhetnek, olyan helyszíneken, amelyeket nehéz egyébként felműszerezni. A polarizációt másodpercenként 20 alkalommal lehet mérni, így gyakorlatilag azonnal tudomást szerezhetnek a szakemberek egy eseményről, és másodperceken belül kiadható a figyelmeztetés az érintett régióban.

A kutatók a kaliforniai Los Angeles és a chilei Valparaiso közti, kb. 10 ezer kilométer hosszúságú kábelen végeztek teszteket, és a 9 hónapos tesztidőszakban 20 közepes erősségű, vagy erősebb rengést detektáltak. Bár cunami nem volt ebben az időszakban, azonban mérni tudták a változások alapján, hogy a Déli-óceán területéről eredő hosszú hullámhosszúságú hullámverés miként alakult. A kutatók szerint az ezt jelző polarizáltsági eltérést az okozta, hogy ezek a hatalmas kiterjedésű hullámok eltérő nyomásviszonyokat teremtettek a tengerfenéken. Zhan hozzátette: „Mivel az óceán hullámait tudtuk detektálni, feltételezhető, hogy majd a cunamihullámokat is képesek leszünk.”

A kutatócsoport úgy véli, a jel okának felismerésétől kezdve a szükséges figyelmeztetések kiadásáig a teljes folyamat automatizálható, így az ehhez vezető munkálatokat is megkezdték már.