Billede: Elbpresse (Wikimedia Commons)
Forskerne håber, at ansætte netværk af “mørke fibre,” ubrugte fiberoptiske kabler, for at sanse lyd bølger bevæger sig underground—signaler fra jordskælv.
Nogle af millioner af kilometer af fiberoptiske kabler, der lå ubrugt under jorden. Forskere fra Lawrence Berkeley National Lab og University of California, Berkeley, har afprøvet en ny teknik, der kunne tilbyde højere opløsning målinger af bevægelser i Jordens skorpe end de nuværende seismisk detektor netværk.
“Normalt, når du gør seismologi, har du et lille antal sensorer til at opdage jordskælv med,” undersøgelsen forfatter Jonathan Ajo-Frankin fra Lawrence Berkeley National Lab fortalte Gizmodo. “Med denne metode, du kan gøre hver par meter separat sensor.”
Måling af vibrationer gennem Jorden ‘ s overflade er en plettet forsøg—nogle seismisk aktive steder har masser af sensorer, mens de steder langt fra de tektoniske plader kan kun have et par. Dette kan gøre det vanskeligt at måle seismisk aktivitet i områder med fracking-induceret jordskælv, for eksempel.
Andre forskerhold har for nylig udviklede “fordelt akustisk sensing”, der bruger laser pulser for at opdage teeny vibrationer langs fiber. Forskerne placere enheder, der kaldes forhørsledere langs fibre, som kan sende ud og opdage kort infrarød laser pulser. Lille pres på fiber, der er fremkaldt af seismiske aktivitet medføre, at nogle af laser lys til at reflektere og hoppe tilbage til sensoren. Afsendelse af hurtige impulser tillader forskere at afgøre ændringer i lysspredning over tid, og at vide at lysets hastighed giver dem mulighed for at bestemme, hvor den seismiske aktivitet fandt sted.
Her, forskerne har forsøgt fordelt akustisk sensor teknik ud i den virkelige verden. De har sat deres forhørsledere i fiber linje langs Department of Energy ‘ s Dark Fiber Prøvesten på 13.000 miles af telekommunikation fiber i det vestlige Usa, der er brugt til afprøvning af nye kommunikations-udstyr. Forskerne kiggede specifikt på en 27 kilometer (17 km) segment nær West Sacramento, Californien, og fandt data fra juli 28, 2017 til 18 januar 2018.
Holdet var i stand til at udtrække oplysninger om hastighed af bølger, der rejser gennem Jordens overflade—de selv målt det ødelæggende jordskælv, der fandt sted i Mexico i løbet af undersøgelsens periode, i henhold til det papir, der er offentliggjort i tidsskriftet Videnskabelige Rapporter. De havde håbet at bruge metoden til at bestemme placeringen af grundvand, et af de mål, der er af papir, men var ude af stand til at gøre det, sagde Ajo-Franklin. Men de var i stand til at måle forbipasserende lastbiler og tog.
“Vi var i stand til at opbygge et tog tidsplan, fordi vi kunne opdage det i fiber optik,” sagde han.
Den eksperimentelle teknik ikke er klar til brug uden forskning endnu; Ajo-Franklin påpegede, masser af begrænsninger. En enkelt sensing sted langs den linje, der er mindre følsom end en enkelt seismograf, og kan kun måle belastning af fiber i en retning, selvom han påpegede, at sensing steder vil være mere tæt på hinanden og langt mere talrige end i dag seismometre. Det giver også et væld af data—128 terabytes på bare tre måneder—som kan være vanskelige at håndtere, lagre og sift gennem. Men hvad vigtigere er, en eksperimentel enhed fungerer kun sammen 30 kilometer af fiberoptiske kabel, der sandsynligvis ville forbyde brug af denne metode på vandet linjer i den nærmeste fremtid, hvor der måske ikke være så mange steder at sætte interrogator. Han håber, at de seneste og kommende fremskridt i laser science snart vil give mulighed for målinger over længere afstande.
Det er interessant forskning, for sikker, og en genial måde at anvende uudnyttede fiber linjer. “Det er utroligt sjovt,” sagde Ajo-Franklin. “Du får disse utrolige noisescapes i et omfang, du normalt ikke har adgang til. Pludselig har du en helt ny verden, hvor du kan se tingene med et par meters opløsning over titusinder af kilometer. Seismologer aldrig komme til at se data, som dette, så det er spændende.”
Dele Denne Historie