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海底电缆也能监测地震生活百科

作者: 湘鄂情菜谱   来源湘鄂情菜谱    发布时间2019-06-06

地球表面大约70%的面积被水覆盖,而几乎所有的地震探测器都在陆地上。除了一些昂贵的由电池供电的传感器被沉入海底并随后取回,以及与陆地连接的几个近岸探测器阵列之外,地震学家无法监测那些波及海底并可能引发海啸的地震。

现在,情况有了改观。在线刊登于《科学》杂志的一项技术称,覆盖100多万公里长的海底光纤电缆有望填补这一空白。这些电缆承载了全球互联网和电信通信,而通过寻找沿着电缆传播的光信号的微小变化,科学家或可以探测并定位地震。

该技术只需要在电缆的两端使用激光,并且接入电缆带宽的一小部分。至关重要的是,它不需要修改电缆本身,也不会影响其日常使用。该方法“可能会改变‘游戏规则’,针对海洋地区的更多观测可能会填补相当大的空北京军海癫科白”。未参与该研究的美国科罗拉多大学地震学家Anne Sheehan说。

这一创新始于一个意外发现。英国特丁顿国家物理实验室计量学家Giuseppe Marra主要负责欧洲实验室原子钟的连接。他正在测试从特丁顿到雷丁79公里地下电缆的连接情况,并依靠稳定的共振激光环路。结果发现,电缆附近的振动,即使是路面的交通噪声,都可以在不知不觉中弯曲线路。而这能够微弱地缩短或延长光的行程距离,从而使共振光束略微偏离相位。

Marra已经习惯了这种背景噪音。但是当他从2016年10月回顾数据时,他看到的不只是平均噪音量。事实证明,这一情况的原因是该月下旬意大利中部发生5.9级和6.5级地震的局部影响。“这相当明显。” Marra说,他意石家庄哪个医院看癫痫识到这种噪音可能暗示了地震探测的新方法。

Marra想知道这项技术是否可以推广到海洋,那里的环境可能更安静。他和同事用一条连接意大利马耳他和西西里岛的96公里长的海底电缆,探测到地中海发生的一场3.4级地震。但他们无法对其定位。他说,通过从电缆两端发射激光,科学家可以探测到不同相位信号在传输时间上的差异,这将揭示地震最初在哪里引起了电缆中断。Marra说,如果有3根或更多的电缆以这种方式安装,就可以把地震在地壳中的确切位置分成三角测量。

美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室地震学家Charlotte Rowe表示,通过填满海底的“地震沙漠”,并显示海底地震发生的地点以及频率,这种方法可以“照亮”新的断层结构,以及构造板块碰拉萨有儿童癫痫医院吗撞或断裂的区域。她说,如果光信号强度能显示地震的规模,它还可以帮助建立海啸预警系统。

Rowe认为,除了绘制地震地图,电缆网络还可以锐化地球内部图像。像计算机断层扫描中的X射线一样,大地震的地震波携带着其穿过的岩石密度的线索。利用多个传感器接收到的交叉波,地震学家可以构建出地幔对流的3D图像,在这些图像中,热羽流向上延伸,冷构造板块向地核俯冲。海底电缆的数据可以填补这些地震扫描的盲点。但是Rowe说,研究人员必须更好地解读电缆信号,才能利用这些信号探测地球深处的秘密。

Marra认为,这项新技术足够灵敏,能够跨越数千公里宽的海洋盆地。需要增加一个小型激光器和光学设备柜,电缆每端的成本约为5万美元,还要接入普通电缆数百个频道拉萨看癫痫最好的医院中的一个。佛罗里达州斯图尔特市海洋专家公司网络开发主管Stephen Lentz说,租用一个跨太平洋电缆的专用信道每年要花费约10万美元。“坦率地说,电缆所有者可以捐赠服务并注销税款。共享未使用的波长几乎不需要任何代价。”

“这很重要。”夏威夷大学物理海洋学家Bruce Howe说。Howe团队致力于探索如何每隔50至100公里将这些地震、压力和温度传感器安装到新海洋电缆上。

虽然,每个附加传感器的价格约为20万美元,但这比独立的海底探测器便宜。新技术提供了一种更便宜、更少干扰的方式聆听海底。Howe称这些结果“很有趣”,并表示其团队主张进行更长时间的测试。“它绝对值得研究。”

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