I sismologi del Caltech, in collaborazione con gli esperti di ottica di Google, hanno sviluppato un metodo per utilizzare i cavi di telecomunicazione sottomarini esistenti per rilevare i terremoti.
Una vasta rete di oltre un milione di chilometri di cavi in fibra ottica si trova sul fondo degli oceani terrestri. Negli anni '80, le società di telecomunicazioni e i governi hanno iniziato a posare questi cavi, ognuno dei quali può estendersi per migliaia di chilometri. Oggi, la rete globale è considerata la spina dorsale delle telecomunicazioni internazionali.
Gli scienziati hanno cercato a lungo un modo per utilizzare quei cavi sommersi per monitorare la sismicità. Dopotutto, oltre il 70% del globo è coperto dall'acqua ed è estremamente difficile e costoso installare, monitorare e far funzionare i sismometri sottomarini per tenere traccia dei terremoti sotto i mari.
Per rilevare terremoti e tsunami abbiamo già una rete da sfruttare
L'ideale, dicono i ricercatori, è monitorare la sismicità utilizzando le infrastrutture già esistenti lungo il fondo dell'oceano.
Ora Zhongwen Zhan, PhD, assistente professore di geofisica, ha escogitato con i suoi colleghi al Caltech un modo per analizzare la luce che viaggia attraverso fibre "accese" (i cavi sottomarini esistenti e funzionanti) per rilevare terremoti e onde oceaniche senza bisogno di attrezzature aggiuntive.
Il nuovo metodo è descritto sulla rivista Science.
"Questa nuova tecnica può davvero convertire la maggior parte dei cavi sottomarini in sensori geofisici lunghi migliaia di chilometri per rilevare terremoti ed eventualmente tsunami in futuro", afferma Zhan.
Riteniamo che questa sia la prima soluzione per il monitoraggio dei terremoti sul fondo dell'oceano che potrebbe essere implementata in modo fattibile in tutto il mondo. Potrebbe integrare la rete esistente di sismometri a terra e boe di monitoraggio degli tsunami per rendere il rilevamento di terremoti sottomarini e tsunami molto più veloce.
Zhongwen Zhan, Caltech
Come funziona il metodo per rilevare tsunami e terremoti con i cavi subacquei per le telecomunicazioni
Le reti via cavo funzionano attraverso l'uso di laser che inviano impulsi di informazioni. Lo fanno attraverso fibre di vetro che forniscono dati a velocità superiori a 200.000 chilometri al secondo ai ricevitori all'altra estremità.
Nel loro lavoro, i ricercatori si sono concentrati sul Cavo Curie, un cavo sottomarino in fibra ottica che si estende per oltre 10.000 chilometri lungo il bordo orientale dell'Oceano Pacifico da Los Angeles a Valparaiso, in Cile.
Sulla terraferma, tutti i tipi di disturbi, (come i cambiamenti di temperatura e persino i fulmini) possono modificare la polarizzazione della luce che viaggia attraverso i cavi in fibra ottica. Poiché la temperatura nell'oceano profondo rimane quasi costante e ci sono pochi disturbi lì, il cambiamento di polarizzazione da un'estremità del cavo di Curie all'altra rimane abbastanza stabile nel tempo.
Salvo che durante i terremoti e quando le tempeste producono grandi onde oceaniche. In quel caso la polarizzazione cambia improvvisamente e drasticamente, consentendo ai ricercatori di identificare facilmente tali eventi nei dati.
Come questo metodo può cambiare il rilevamento di tsunami e terremoti
Oggi ci vogliono minuti perché le onde sismiche dei terremoti che si verificano a chilometri di distanza dalla costa raggiungano i sismometri terrestri. E per gli tsunami è necessario ancora più tempo. Utilizzando questa nuova tecnica, l'intera lunghezza di un cavo sottomarino funge da singolo sensore, misurando la situazione fino a 20 volte al secondo. Ciò significa che se un terremoto colpisce vicino a una particolare area, un avviso potrebbe essere consegnato alle aree potenzialmente colpite in pochi secondi.
Durante i nove mesi di test riportati nel nuovo studio, i ricercatori hanno rilevato circa 20 terremoti da moderati a grandi lungo il cavo Curie. Tra questi, il terremoto di magnitudo 7,7 che ha avuto luogo al largo della Giamaica il 28 gennaio 2020.
Zhan e i suoi colleghi del Caltech stanno ora sviluppando un algoritmo di apprendimento automatico. Sarebbe in grado di determinare se i cambiamenti rilevati nella polarizzazione sono prodotti da terremoti o tsunami, o solo da navi o un granchio che muove il cavo.
