Földrengésekről vallanak az óceánfenéki optikai adatkábelek

Az óceánok mélyén futó optikai adattovábbító kábeleket egyfajta szeizmográfként is használhatjuk – állítják geofizikusok. A bennük futó fény polarizációjának parányi változásaiból deformációkra lehet következtetni, amelyek pedig árulkodnak az óceánfenék történéseiről.

Hiába lebeg az óceánokon számos bója és kábelekkel bekötött megfigyelőállomás, az általuk szolgáltatott információ a közvetlen környezetükre korlátozódik. Egy újonnan javasolt megközelítés a tengerfeneket keresztbe-kasul szelő száloptikás kábeleket használná arra, hogy az óceán egyébként megközelíthetetlen területeit megfigyelje.

Teljesen kidolgozott állapotában ez a módszer geofizikai méréseket tesz majd lehetővé az óceán olyan mélységeiben, ahová nem volna különben bepillantásunk, hiszen semmilyen műszerünk nem üzemel ebben a közegben

– vázolta fel a tervet Zhongwen Zhan, a Caltech (Kalifornia, USA) geofizikusa. – Egykor talán az óceáni epicentrumú földrengések érzékelésére használhatjuk majd, ami segíthet például a rengések és a nyomukban ébredő cunamik minél korábbi előrejelzésében."

Zhan a Google és a University of L'Aquila kutatóival együtt az Optical Society rangos folyóiratában, az Opticában mutatja be a javasolt eljárást, amely képes nemcsak a földrengések, de a viharok keltette óceáni hullámok érzékelésére is.

A tudósok a Los Angelest a chilei Valparaisóval összekötő Curie transzóceáni száloptikás kábelen demonstrálták az elképzelést.

Forrás: Google

Az új technika azon alapul, hogy az óceánmélyi kábeleket érintő földrengések, nyomásingadozások és egyéb környezeti változások finoman módosítják az optikai szálakban utazó fény terjedését. Bár a Földközi-tengeren már kipróbálták, miként lehet geofizikai eseményeket száloptikás kapcsolatok segítségével érzékelni, a korábbi munkákban rendkívül speciális, nehezen beszerezhető és használható lézereket alkalmaztak.

„Mi csak szabványos telekommunikációs eszközöket használtunk, semmi olyan extra optikai elemet, ami ne volna eleve része a kereskedelemben kapható jeltovábbítóknak – szögezte le Zhang. – Nem kell továbbá külön ennek a célnak szentelt optikai csatorna, mert a geofizikai érzékeléshez szükséges információt az optikai adatátvivő rendszer normális működésének megzavarása nélkül ki tudjuk nyerni."

Az óceánt átszelő kábelek többsége kifinomult módszereket alkalmaz arra, hogy az átvitt koherens fénynyalábnak mind az amplitúdójába, mind a fázisába információt kódoljon. A kábelen utazó fény változásainak elemzése céljából a kutatók kidolgoztak egy elméleti keretet arra, miként befolyásolhatják az óceánmély eseményei a koherens fényátviteli rendszer polarizációs jellemzőit.

Az általuk kidolgozott módszer lényege, hogy az átbocsátott fény polarizációjának parányi változásait mérik.

„A kábel környezetében bekövetkező bármely változás apró, de észlelhető befolyással van a fény polarizációjára – magyarázta Zhan. –

Mi kidolgoztuk az elméleti hátteret ahhoz, hogy értelmezni tudjuk az óceánmélyi kábelek polarizációs adatait, s ezzel lehetőségünk nyílik a tenger alatti geofizikai események jobb kvantitatív megértésére."

A kutatók az új megközelítést a Curie óceánfenéki száloptikás kábel adataira alkalmazták, hogy azokból mélytengeri földrengésekre és szél keltette hullámokra következtessenek. A mérések jó egyezést mutattak a szárazföldi szeizmométerek független megfigyeléseivel. „A Curie tengerfenéki rendszerben annyira magas fokú a polarizáció stabilitása, hogy képesek voltunk két fénypolarizáció között olyan minimális különbségeket kimérni, amelyek mindössze 1.5 mikront tesznek ki a kábel teljes hosszúságán – fejtette ki Zhan. – Ez a kábelen utazó lézerfény hullámhosszának a törtrésze."

A kutatók még dolgoznak azon, miként tudnának a polarizációs adatokból minél több információt kinyerni a tengermélyi kábel környezetére vonatkozóan.