A nova tecnologia de cabos submarinos é como ‘um telescópio poderoso para terremotos’

Aug 02, 2023

Imagine/iStock

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Num novo estudo da Caltech, os despretensiosos cabos subterrâneos de fibra óptica que cruzam a paisagem da Califórnia revelaram um bónus especial: detectar e medir terramotos.

Embora esses cabos forneçam conectividade à Internet, uma seção do cabo de fibra óptica foi reaproveitada para aprofundar a intrincada mecânica de um terremoto de magnitude 6, esclarecendo os detalhes de seu processo de ruptura.

As descobertas, publicadas na revista Nature em 2 de agosto, iluminam o potencial dos cabos de fibra óptica para melhorar a compreensão dos terremotos e os sistemas de alerta precoce, desde que seja alcançada uma cobertura mais ampla dos cabos.

Só para esclarecer, a detecção de terremotos por cabos subaquáticos não é um conceito novo. Na verdade, a Interesting Engineering (IE) relatou anteriormente como pelo menos 400 deles podem ser aproveitados globalmente, conforme revelado numa sessão de perguntas e respostas com um especialista.

Agora, em um comunicado de imprensa recente, uma equipe liderada pelo Professor de Geofísica Zhongwen Zhan introduziu um método inovador chamado sensoriamento acústico distribuído.

Ao reimaginar os cabos de fibra óptica como sismógrafos improvisados, eles aproveitaram uma seção de cabo de apenas 100 quilômetros para revelar insights sobre a dinâmica complexa de um terremoto específico de 2021.

“Se conseguirmos obter uma cobertura mais ampla para medir a atividade sísmica, poderemos revolucionar a forma como estudamos os terremotos e fornecer avisos mais antecipados”, explicou Zhan num comunicado de imprensa.

"Embora não possamos prever terremotos, a detecção acústica distribuída levará a uma melhor compreensão dos detalhes subjacentes à forma como a Terra se rompe."

No sul da Califórnia, cerca de 500 sismógrafos abrangem uma vasta extensão de aproximadamente 56.500 milhas quadradas, cada um com um preço de até 50.000 dólares. Em contraste, o aproveitamento de cabos de fibra óptica poderia virtualmente cobrir a região com milhões de sismógrafos económicos.

A técnica engenhosa envolve colocar emissores de laser em uma extremidade do cabo, enviando feixes de luz através dos fios de vidro que compõem o núcleo do cabo.

As imperfeições no vidro refletem uma fração da luz de volta à fonte para gravação. Isto transforma o cabo numa rede de pontos de referência rastreáveis, respondendo aos movimentos do solo, alterando os tempos de viagem da luz entre estes pontos.

Cortesia de Z. Zhan

Essencialmente, as imperfeições do cabo atuam como milhares de sismógrafos individuais, permitindo aos sismólogos capturar o movimento das ondas sísmicas.

No estudo, a equipe se concentrou em assinaturas de luz dentro de um segmento de cabo de fibra óptica localizado no leste de Sierra Nevada durante o terremoto de magnitude 6 em Antelope Valley em 2021.

Esta seção equivalente a 10.000 sismógrafos desvendou a complexidade do terremoto, revelando uma sequência de quatro rupturas menores, ou "subeventos". Esses subeventos elusivos, semelhantes a miniterremotos, escaparam às redes sísmicas convencionais.

Colaborando com o laboratório de Nadia Lapusta, a equipe construiu um modelo preciso do terremoto M6 usando os dados sísmicos medidos. O modelo delineou com precisão o tempo dos quatro subeventos e a localização da região de falha.

"Como analogia, imagine o seu telescópio de quintal comum. Você pode ver Júpiter, mas provavelmente não consegue ver suas luas ou quaisquer detalhes", disse Zhan.

"Com um telescópio realmente poderoso, você pode ver os detalhes do planeta e da superfície da Lua. Nossa tecnologia é como um telescópio poderoso para terremotos."

O potencial de reaproveitar cabos de fibra óptica como instrumentos sísmicos é imensamente promissor, oferecendo um meio económico para expandir a nossa compreensão dos terramotos – e, idealmente, mitigar os seus impactos.

À medida que a ciência continua a unir a inovação tecnológica aos processos naturais da Terra, o futuro da investigação sobre terramotos torna-se mais brilhante com cada pulso de luz que percorre cabos enterrados.

O estudo completo foi publicado na Nature em 2 de agosto.