Ubådskabler:milliarder af potentielle seismiske sensorer

Forskere har for første gang vist, at det er muligt at detektere spredning af seismiske bølger på havbunden ved hjælp af undersøiske telekommunikationskabler. Ifølge deres observationer, denne eksisterende infrastruktur kan bruges til at opdage jordskælv, samt hævelse og undervandsstøj. Resultaterne offentliggøres i tidsskriftet Naturkommunikation den 18. december, 2019, af forskere fra CNRS, OCA, IRD og Université Côte d'Azur arbejder sammen i Géoazur -laboratoriet, i samarbejde med virksomheden Fébus Optics og Centre de Physique des Particules de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université).

Havbunden krydses af 1,2 millioner kilometer telekabler (tre gange afstanden fra Jorden til Månen). Består af optiske fibre, de letter meget af vores kommunikation via telefon, SMS og e-mail. Og de kunne snart påtage sig en ny rolle, at detektere akustiske og seismiske bølger.

Her, forskerne brugte et 41 km langt kabel indsat ud for kysten af ​​Toulon i det sydlige Frankrig til at hente data fra sensorerne på MEUST-NUMerEnv undersøiske observatorium i en dybde på 2500 m. Metoden, de udviklede, drager fordel af små urenheder i de optiske fibre, som sender en del af lyset, de bærer tilbage til senderen. Ved at strække eller sammentrække fiberen, passagen af ​​en seismisk eller akustisk bølge ændrer afstanden mellem disse urenheder, og dermed det tilbagespredte signal, med en lille mængde. Endnu, de skulle bevise, at disse forskelle var påviselige siden, i undersøiske kabler, de optiske fibre er omgivet af flere isolerende lag.

Ved at injicere lysimpulser i en optisk fiber og analysere det tilbagespredte signal, teamet konverterede de 41 km optiske fibre til mere end 6000 seismiske sensorer. Et jordskælv på 1,9, der opstod under forsøget, blev opdaget på hvert af målepunkterne med en følsomhed tæt på en seismisk kyststation, selvom det var placeret over 100 km fra kablet (figur 1).

Men det er ikke alt:Målepunkterne er også følsomme over for bølger, der bevæger sig gennem havet, såsom dem, der produceres af svulmer. Forfatterne registrerede bølgernes indvirkning på havbunden nær kysten, såvel som deres virkning på abyssal -sletten, hvor de genererer "seismisk baggrundsstøj." Sensorerne gjorde det muligt for første gang at observere, hvordan disse meget små vibrationer, som konstant interagerer med Jordens indre, er produceret, gør det muligt for geofysikere at undersøge dens struktur.

Forskerne mener, at et telekabel, snarere som en række mikrofoner, på samme måde kunne detektere undervandsstøj produceret af skibe og hvaler.

Står over for den logistiske og økonomiske udfordring ved at implementere instrumentering på havbunden, telekabler kunne give en måde at forbedre vores forståelse af denne terra incognita, der dækker to tredjedele af jordens overflade, og behandler en lang række videnskabelige og samfundsmæssige spørgsmål, såsom jordskælv, kyst erosion, samspil mellem livet, oceanerne og den faste jord, etc.

Et vist antal kabler, der i øjeblikket er i drift, vil blive udfaset af teleoperatører i løbet af de kommende år. Takket være denne forskning, de kunne snart tage et nyt liv.