【儀表網(wǎng) 儀表產(chǎn)業(yè)】據(jù)外媒報道，科學家證明，可以利用海底通信電纜探測地震波在海底的傳播。根據(jù)他們的觀察，這種現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施可以用來檢測地震、以及涌浪和水下噪聲。這一結(jié)果發(fā)表在2019年12月18日的《自然通訊》雜志上，CNRS、OCA、IRD和蔚藍大學的研究人員、Fébus Optics公司和馬賽微粒物理中心(CNRS/Aix馬賽大學)合作，在Géoazur實驗室進行了合作。
圖1 位于弗雷瑞斯(Var)以北的1.9級地震產(chǎn)生的地震波記錄在沿土倫附近海底部署的41公里長的光纜上。在右側(cè)的記錄中，每條線對應(yīng)一個沿著電纜的測量點，從海岸(頂部)到大海(底部)。(41公里的電纜相當于6000多個傳感器)。各個測量點處的波到達時間之差用于確定地震的位置。來源：Diane Rivet
該海底有120萬公里的通訊電纜縱橫交錯(是地球到月球距離的三倍)。它們由光纖組成，便于我們通過電話、短信和電子郵件進行通信。未來它們很快就會扮演一個新的角色——探測聲波和地震波。
在這里，科學家們使用了一條41公里長的電纜，部署在法國南部土倫海岸外，從2500米深處的MEUST NUMerEnv水下觀測臺的傳感器中獲取數(shù)據(jù)。他們開發(fā)的方法利用了光纖中的少量雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會將其攜帶的部分光發(fā)送回發(fā)射器。通過拉伸或收縮光纖，地震波或聲波的傳播會改變這些雜質(zhì)之間的距離，從而使反向散射信號發(fā)生微小的改變。然而，他們需要證明這些差異是可檢測的，因為在海底電纜中，光纖被數(shù)個絕緣層包圍。
通過向光纖中注入光脈沖并分析反向散射信號，研究小組將41公里長的光纖轉(zhuǎn)換為6000多個地震傳感器。在試驗期間發(fā)生的1.9級地震在每個測點都被探測到，其靈敏度接近沿海地震臺的靈敏度，即使它位于距離電纜100公里的地方(圖1)。
圖2 沿光纖前8公里記錄的涌浪效果。來源：Diane Rivet
但這并不是全部：測量點還對在海洋中傳播的波浪(例如由浪涌產(chǎn)生的波浪)敏感。作者記錄了海浪對海岸附近海底的影響，以及海浪對深海平原的影響，海浪在海底平原上產(chǎn)生“地震背景噪音”。傳感器使人們觀察到這些微小的振動是如何產(chǎn)生的，這些微小的振動不斷與地球內(nèi)部相互作用，從而使地球物理學家能夠探測其結(jié)構(gòu)。
研究人員認為，一根電信電纜，更像是一串串麥克風，可以用同樣的方式探測船只和鯨目動物產(chǎn)生的水下噪音。
面對在海底部署儀器的后勤和財務(wù)挑戰(zhàn)，電信電纜可以提供一種方法，使我們更好地了解覆蓋地球表面三分之二的這一未知地形，并解決一系列科學和社會問題，如地震、海岸侵蝕、生命、海洋和固體地球等之間的相互作用。
未來幾年，電信運營商將逐步淘汰一定數(shù)量的目前正在使用的電纜，多虧了這項研究，這些電纜很快就可以重獲新生。
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