4.8
(8)

/Imagen de portada ilustración )

Sismólogos de Caltech, en colaboración con expertos en óptica de Google, han desarrollado un método para utilizar los cables de telecomunicaciones submarinos existentes para detectar terremotos. Esta técnica podría mejorar los sistemas de alerta de terremotos y tsunamis en todo el mundo.

Una vasta red de más de un millón de kilómetros de cables de fibra óptica se encuentra en el fondo de los océanos de la Tierra. En la década de 1980, las empresas de telecomunicaciones y los gobiernos comenzaron a tender estos cables, cada uno de los cuales puede abarcar miles de kilómetros. Hoy en día, la red mundial se considera la columna vertebral de las telecomunicaciones internacionales.

Los científicos llevan mucho tiempo buscando una forma de utilizar esos cables sumergidos para controlar la sismicidad. Después de todo, más del 70% del globo está cubierto por agua, y es extremadamente difícil y caro instalar, controlar y hacer funcionar sismómetros submarinos para seguir los movimientos de la tierra bajo los mares. Lo ideal, dicen los investigadores, sería controlar la sismicidad aprovechando la infraestructura ya existente en el fondo del océano.

Los esfuerzos anteriores por utilizar fibras ópticas para estudiar la sismicidad han dependido de la adición de sofisticados instrumentos científicos y/o del uso de las llamadas «fibras oscuras», cables de fibra óptica que no se utilizan activamente.

Instalación de cable submarino. / NSW

Ahora, Zhongwen Zhan (Doctorado ’13), profesor adjunto de geofísica en Caltech, y sus colegas han ideado una forma de analizar la luz que viaja a través de las fibras «iluminadas» -en otras palabras, los cables submarinos existentes y en funcionamiento- para detectar terremotos y olas oceánicas sin necesidad de ningún equipo adicional. Describen el nuevo método en el número del 26 de febrero de la revista Science.

«Esta nueva técnica puede convertir realmente la mayoría de los cables submarinos en sensores geofísicos de miles de kilómetros para detectar terremotos y posiblemente tsunamis en el futuro», afirma Zhan. «Creemos que se trata de la primera solución para vigilar la sismicidad en el fondo del océano que podría implantarse de forma viable en todo el mundo. Podría complementar la red existente de sismómetros terrestres y boyas de vigilancia de tsunamis para que la detección de terremotos y tsunamis submarinos sea mucho más rápida en muchos casos.»

Las redes de cables funcionan mediante el uso de láseres que envían pulsos de información a través de fibras de vidrio agrupadas en los cables para entregar datos a velocidades superiores a los 200.000 kilómetros por segundo a los receptores del otro extremo. Para hacer un uso óptimo de los cables -es decir, para transferir la mayor cantidad de información posible a través de ellos- uno de los aspectos que los operadores controlan es la polarización de la luz que viaja dentro de las fibras. Al igual que la luz que pasa por un filtro polarizador, la luz láser está polarizada, es decir, su campo eléctrico oscila en una sola dirección y no en cualquier otra. El control de la dirección del campo eléctrico puede permitir que varias señales viajen simultáneamente por la misma fibra. En el extremo receptor, los dispositivos comprueban el estado de polarización de cada señal para ver cómo ha cambiado a lo largo del recorrido del cable y asegurarse de que las señales no se mezclan.

En su trabajo, los investigadores se centraron en el cable Curie, un cable submarino de fibra óptica que se extiende más de 10.000 kilómetros a lo largo del borde oriental del Océano Pacífico, desde Los Ángeles hasta Valparaíso (Chile). (Aunque Zhan afirma que la técnica podría utilizarse en muchos de los cientos de cables submarinos que atraviesan el planeta).

En el puerto de Corral, cercano a Valdivia, una ola de 12 metros causó estragos tras el terremoto de 1960. Muchos vecinos se acercaron a observar el fondo de la bahía, que quedó descubierto unos minutos tras recogerse el mar y fueron alcanzados por la posterior ola.SERVICIO GEOLÓGICO DE EE UU.

En tierra, todo tipo de perturbaciones, como los cambios de temperatura e incluso los rayos, pueden cambiar la polarización de la luz que viaja por los cables de fibra óptica. Como la temperatura en las profundidades del océano se mantiene casi constante y hay tan pocas perturbaciones allí, el cambio de polarización de un extremo a otro del cable Curie se mantiene bastante estable a lo largo del tiempo, descubrieron Zhan y sus colegas.

Sin embargo, durante los terremotos y cuando las tormentas producen grandes olas en el océano, la polarización cambia repentina y drásticamente, lo que permite a los investigadores identificar fácilmente estos eventos en los datos.

En la actualidad, cuando los terremotos se producen a kilómetros de la costa, las ondas sísmicas pueden tardar minutos en llegar a los sismómetros terrestres y aún más en comprobar si hay olas de tsunami. Con la nueva técnica, toda la longitud de un cable submarino actúa como un único sensor en un lugar difícil de controlar. La polarización puede medirse hasta 20 veces por segundo. Esto significa que si un terremoto se produce cerca de una zona determinada, se podría enviar una alerta a las zonas potencialmente afectadas en cuestión de segundos.

Durante los nueve meses de pruebas de los que se informa en el nuevo estudio (entre diciembre de 2019 y septiembre de 2020), los investigadores detectaron unos 20 terremotos de moderados a grandes a lo largo del Cable Curie, incluido el terremoto de magnitud 7,7 que tuvo lugar frente a Jamaica el 28 de enero de 2020.

Aunque no se detectaron tsunamis durante el estudio, los investigadores pudieron detectar cambios en la polarización producidos por las marejadas oceánicas que se originaron en el Océano Austral. Creen que los cambios en la polarización observados durante esos eventos fueron causados por los cambios de presión a lo largo del fondo marino cuando las poderosas olas viajaron más allá del cable. «Esto significa que podemos detectar las olas del océano, por lo que es plausible que un día podamos detectar las olas de los tsunamis», dice Zhan.

Zhan y sus colegas de Caltech están desarrollando ahora un algoritmo de aprendizaje automático que podría determinar si los cambios detectados en la polarización son producidos por terremotos u olas oceánicas, en lugar de algún otro cambio en el sistema, como un barco o un cangrejo que mueva el cable. Esperan que todo el proceso de detección y notificación pueda automatizarse para proporcionar información crítica que se sume a los datos ya recogidos por la red mundial de sismómetros terrestres y las boyas del sistema DART (Deep-ocean Assessment and Reporting of Tsunamis), operado por el Centro Nacional de Boyas de Datos de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica.

El nuevo artículo de Science se titula «Detección sísmica y de ondas de agua basada en la polarización óptica en cables transoceánicos».

Comenta con Facebook

¿Te ha gustado esta noticia?

Pulsa en la estrella para valorar de (0) a (5)

Puntuación media 4.8 / 5. Recuento de votos: 8

Aun no hay votos