La red de comunicaciones vía fibra óptica permite medir la actividad sísmica

Dibujo20180616 Submarine telecommunication cable map sciencemag 2018 06 13 science aat4458

La actividad sísmica del fondo oceánico afecta a las señales que se propagan en los cables de fibra óptica submarinos. Su efecto es muy pequeño, por fortuna, pero se puede detectar mediante técnicas de metrología de última generación. El método se puede usar tanto en enlaces terrestres como submarinos con una longitud entre 75 y 535 km, permitiendo explorar terremotos cuyo epicentro se encuentre a una distancia entre 25 y 18 500 km de la fibra. Publicado en Science, este método permitirá la detección en tiempo real de terremotos subacuáticos de pequeña magnitud (Mw <4), más allá del alcance de los sismómetros terrestres. Esta actividad sísmica ayudará a entender mejor la estructura interna de la Tierra.

Hay sensores sísmicos submarinos, llamados Ocean Bottom Seismometers (OBS). Sin embargo, su número es pequeño y han sido instalados en áreas propensas a terremotos, tanto con fines de investigación, como para los sistemas de alerta de tsunami. El alto coste de una red de OBS a escala global requiere considerar alternativas. Los cables de fibra óptica submarinos son claves en las comunicaciones internacionales e intercontinentales. Ya se han instalado más de un millón de km desde principios de 1990 y se siguen instalando a buen ritmo (en 2018 se instalarán unos 200 000 km nuevos). La técnica de detección acústica distribuida permite detectar terremotos con fibras ópticas en la escala de km. El nuevo artículo propone ir más allá usando las técnicas interferométricas para la metrología de frecuencias.

Solo se ha publicado una prueba de concepto. Si la idea es aceptada por la comunidad, en la próxima década se dispondrá de una red global de seismología submarina. El artículo es Giuseppe Marra, Cecilia Clivati, …, Davide Calonico, “Ultrastable laser interferometry for earthquake detection with terrestrial and submarine cables,” Science (14 Jun 2018), doi: 10.1126/science.aat4458 [link], arXiv:1801.02698 [physics.geo-ph].

Dibujo20180616 sismic event detection it-l1 and it-l2 sciencemag 2018 06 13 science aat4458

La idea nació el 24 de agosto de 2016 durante un terremoto de magnitud Mw 6.0 en el centro de Italia, seguido de dos de Mw 5.9 y Mw de 6.5 el 26 y 30 de octubre. Los tres fueron detectados en el National Physical Laboratory (NPL) en Teddington (Reino Unido) mientras se realizaban unos experimentos de metrología en frecuencia con un enlace de fibra óptica convencional (no diseñado para detectar ondas sísmicas). Este enlace de 79 km de longitud (UK-L1) conecta el NPL en Teddington con un centro de datos en Reading, estando ubicado a unos 1400 km del epicentro del terremoto en el centro de Italia. Más tarde se detectaron otros sucesos sísmicos con epicentros en Nueva Zelanda, Japón y México.

La primera detección submarina se logró gracias al uso de una fuente de láser ultraestable en el enlace submarino (IT-L2) en septiembre de 2017. Durante dos días de experimentos en este cable submarino de 96.4 km de longitud entre Malta y Sicilia, se detectó un terremoto de magnitud local ML 3.4, con epicentro a 89 km de distancia en el Mar de Malta. Se identificaron tanto las ondas P como las S. También se detectó un terremoto de Mw 4.4 en Parma (Italia) usando el enlace terrestre IT-L1 en noviembre de 2017, cuyo epicentro se encontraba a 25 km de este enlace de fibra de 535 km de longitud.

Dibujo20180616 seismic event detection by two submarine optic fibers sciencemag 2018 06 13 science aat4458

Estos resultados fueron el germen de la propuesta de usar cables submarinos transoceánicos para la detección de ondas sísmicas submarinas. Además de técnicas de metrología avanzadas, que permiten realizar medidas en cables de longitud mayor de 10 000 km, se requiere un conocimiento detallado de la posición espacial del cable de fibra óptica en el fondo. Sin lugar a dudas, conforme los nuevos cables de comunicaciones submarinas vayan volviendo obsoletos a los más antiguos, se podrán usar estos para desarrollar una nueva red sismológica a escala global de los sismos submarinos. El futuro de estas técnicas parece muy prometedor.


2 Comentarios

Participa Suscríbete

espaidualespaidual

Gracias Francis.
Ciertamente muy prometedor. El sistema no es más que un interferómetro parecido a los LIGO. De hecho, en LIGO también se registran señales sísmicas que quedan registradas y pueden estudiarse. El problema aquí radica en que hay que dedicar el cable a la tarea, y no puede usarse simultáneamente para comunicaciones. Aún así parece ser más económico que sembrar los océanos de OBS. Los terremotos bajo suelo marino son una de nuestras tareas pendientes. A ver si este método ayuda!

Un apunte. Ésta frase parece un poco confusa: “El método se puede usar tanto en enlaces terrestres como submarinos con una longitud entre 75 y 535 km, permitiendo explorar terremotos cuyo epicentro cuyo epicentro se encuentre a una distancia entre 25 y 18 500 km de la fibra.” . Según entiendo, estás tomando los ejemplos de señal más cercana a la más lejana que se ha detectado. Básicamente lo que dicen éstos datos es que podríamos detectar terremotos de cualquier parte del planeta. En términos sísmicos, Irán está mucho más cerca de Turín, ya que las ondas viajan por el manto. De hecho la ‘distancia’ de primera llegada más larga posible debe rondar los 14 000 km, seguro que por debajo de 18 500 km en cualquier caso.

Deja un comentario

Tu email nunca será mostrado o compartido. No olvides rellenar los campos obligatorios.

Obligatorio
Obligatorio
Obligatorio

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>