Ученые превратили оптоволокнный кабель в сейсмодетектор

Европейская группа ученых под руководством Джузеппе Марра предложила использовать существующие подводные и подземные оптоволоконные линии связи в качестве чувствительных элементов сейсмодатчиков. Главное в новой схеме то, что для превращения оптоволокна в детектор сейсмических волн не нужно производить никаких манипуляций с уже проложенными линиями связи, необходимо лишь добавить детектор на одном конце линии и оптоволоконную петлю на другом. Такой подход позволяет получать информацию о землетрясениях, происходящих в нескольких тысячах километров от линии оптоволокна, говорится в статье в Science.

На сегодняшний день измерение сейсмической активности, изучение действующих вулканических систем и другие геологические исследования в труднодоступных районах происходят за счет заранее установленных сейсмодатчиков. Однако информацию, собранную датчиками, ученые часто получают не по ходу, а лишь в конце исследования. Кроме того, покрытие такими датчиками всей сейсмически-активной части поверхности Земли, включая дно океанов — очень дорогостоящий проект. В 2012 году был создан комитет Joint Task Force, который занимается продвижением идеи установки геодатчиков, которые будут использовать прокладываемые подводные линии оптоволокна для передачи информации ученым в режиме реального времени. Но предложение Марра и его команды заключается в использовании оптоволокна не просто для передачи информации, но и для ее сбора.

Схема установки выглядит следующим образом: с одной стороны оптоволоконного кабеля, состоящего из двух волокон (для сигналов в обе стороны), установлен детектор на основе резонатора Фабри-Перо и лазера, который обеспечивает опорный сигнал. На другом конце оба волокна соединены петлей таким образом, чтобы посланный сигнал вернулся по другому волокну. Анализируя изменение фазы, за которое ответственны внешние условия, ученые получали информацию о сейсмической активности. Для получения полной характеристики землетрясения (магнитуда, длительность, координаты эпицентра, количество толчков и так далее) в такой схеме достаточно сигналов с двух различных кабелей.

Важной особенностью нового подхода является возможность детектировать относительно слабые землетрясения магнитудой до 4. Подводные кабели пересекают несколько сейсмически активных районов, например Северный и Срединно-Атлантический хребты. Для наблюдения за этими районами в основном используют сейсмодатчики, расположенные на суше, которые могут зафиксировать слабые землетрясения с расстояния не более нескольких сотен километров. С помощью кабелей изучать удаленные от островов и материков районы станет проще. Кроме того, по словам ученых, оптоволоконное детектирование может быть применено для исследования сейсмической активности в удаленных районах земного шара, вроде Арктики или Антарктики. Кроме того, авторы статьи считают, что данную схему можно использовать в множестве других областей, от миграции морских млекопитающих до мониторинга загрязнения морского шума.

Александр Чепилко