在11月29日的《科学》期刊中,研究人员将MBARI的MARS(蒙特雷加速研究系统)海洋观测台站的海底电缆变成了海底10,000个“地震台站”。在蒙特利湾进行的四天的实验中,研究人员记录了3.5级地震,检测到风暴波和内波,并发现了一个新的断层带。
该技术最初是在陆地上使用光纤电缆进行测试,可以为海底地震台站非常少的地区提供地震数据。最终该技术可应用于全球的海底电信电缆,帮助科学家了解隐藏在海面深处的近海地震和地质构造。
MARS观测台像一个巨大的水下USB端口,可为蒙特雷湾外深海底的仪器供电并提供高速数据连接。观测台通过一条52公里长(32英里长)的海底电缆与海岸相连。研究人员使用一种“分布式声学传感(Distributed Acoustic Sensing)”新技术,将超短脉冲激光沿着电缆发送,并对电缆不同部分的数百万个微小反射(反向散射)进行计时。这使他们能够测量电缆每两米(六英尺)长的微小变化。实际上,他们将20公里长的电缆变成了10,000个独立的运动传感器。电缆的微小变化的可能是由许多不同的因素引起的,包括海浪、海流和地震。
光纤地震学的优点在于可以使用现有的通讯电缆而不必安装10,000台地震仪。而且操作简单,只需到达观测地点,然后将仪器连接到光纤末端即可。
Lindsey表示地震学家对记录地球的环境噪声场越来越有兴趣,这部分是由于海洋与陆地之间的相互作用所引起的,即波浪在海岸线附近晃动。实际上,这是对地震学前沿的研究,这是人类第一次使用海上光缆来观察这类海洋信号或对断层结构成像。
到目前为止,所有测试都使用了“暗”电缆,这意味着它们没有在主动传送数据。为了利用世界上活跃的光纤电缆,Lindsey和Ajo-Franklin需要证明它们可以通过光纤中的一个通道来对激光脉冲进行ping操作,而不会干扰承载独立数据包的其他通道。研究人员目前正在使用这种“亮”光纤进行实验,同时还计划对南加州索尔顿海以南的地热区进行地震事件的光纤监控。
(李亚清 编译)