수중 통신 케이블은 탁월한 지진 네트워크를 만듭니다.

Sep 30, 2023

바다에는 2021년까지 운영될 광섬유 케이블을 예측하는 이 그래픽에서 볼 수 있듯이 통신 케이블이 교차하고 있으며 그 중 다수(노란색)는 Google 및 Microsoft와 같은 민간 기업이 소유하고 있습니다. 이 케이블은 물로 덮인 지구의 70% 이상에서 지진과 결함 시스템을 모니터링하는 지진 관측소로서의 이중 목적을 수행할 수 있습니다. (뉴욕타임스 그래픽 제공)

글로벌 해저 통신 네트워크를 구성하는 광섬유 케이블은 언젠가 과학자들이 해상 지진과 해수면 아래 깊은 곳에 숨겨진 지질 구조를 연구하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이번 주 사이언스(Science) 저널에 게재된 논문에서 캘리포니아 대학교 버클리(University of California, Berkeley), 로렌스 버클리 국립 연구소(Berkeley Lab), 몬터레이 베이 수족관 연구소(MBARI) 및 라이스 대학교의 연구원들은 20km의 해저 섬유를 변환하는 실험을 설명합니다. - 해저를 따라 있는 10,000개의 지진 관측소에 해당하는 광 케이블을 연결합니다. Monterey Bay에서 4일간의 실험 동안 그들은 수중 단층대에서 규모 3.5의 지진과 지진 산란을 기록했습니다.

이전에 육지에서 광섬유 케이블을 사용하여 테스트한 그들의 기술은 지진 관측소가 거의 없어 지구 표면의 70%가 지진 감지기가 없는 바다 밑에서 발생하는 지진에 대해 매우 필요한 데이터를 제공할 수 있습니다.

UC Berkeley 대학원생이자 수석 저자인 Nate Lindsey는 "해저 지진학에 대한 수요가 엄청납니다. 해안에서 처음 50km에 불과하더라도 바다로 나가는 모든 장비는 매우 유용할 것입니다"라고 말했습니다. 종이의.

Lindsey와 휴스턴 라이스 대학의 지구물리학 교수이자 버클리 연구소의 교수 과학자인 Jonathan Ajo-Franklin은 광섬유 케이블을 소유한 MBARI의 Craig Dawe의 도움을 받아 실험을 주도했습니다. 케이블은 17년 전 MBARI와 UC 버클리 지구행성과학과 대학원 교수인 바바라 로마노비치(Barbara Romanowicz)가 설치한 최초의 지진 관측소까지 해안에서 52km 뻗어 있습니다. MARS(Monterey Accelerated Research System) 노드에 대한 영구 케이블은 2009년에 설치되었으며, 그 중 20km는 2018년 3월 연간 유지 관리를 위해 오프라인 상태에서 이 테스트에 사용되었습니다.

연구원들은 일반적으로 해상 과학 노드(MARS, Monterey Accelerated Research System)와 통신하는 데 사용되는 51km 해저 광섬유 케이블 중 20km(분홍색)를 지진 어레이로 사용하여 몬테레이 만 아래의 단층대를 연구했습니다. . 4일간의 테스트 동안 과학자들은 길로이에서 45km 떨어진 곳에서 규모 3.5의 지진을 감지하고 이전에 지도에 표시되지 않은 단층대(노란색 원)를 매핑했습니다. (이미지 제공: 네이트 린지)

Ajo-Franklin은 “이것은 실제로 지진학의 최전선에 대한 연구이며, 이러한 유형의 해양 신호를 보거나 단층 구조를 이미징하기 위해 해상 광섬유 케이블을 사용한 최초의 사례입니다.”라고 말했습니다. "전 세계 지진 네트워크의 공백 중 하나는 바다입니다."

연구원들의 노력의 궁극적인 목표는 육지와 바다 모두에서 아마도 천만 킬로미터 이상에 달하는 전 세계의 조밀한 광섬유 네트워크를 지구의 움직임에 대한 민감한 측정으로 사용하는 것이라고 그는 말했습니다. 지진이 발생하기 쉬운 캘리포니아와 태평양 연안에 많은 지역이 흩어져 있는 것과 같이 값비싼 지상국이 없는 지역의 지진 모니터링.

Ajo-Franklin은 "기존 지진 네트워크는 고정밀 장비를 사용하는 경향이 있지만 상대적으로 희박한 반면, 이를 통해 훨씬 더 밀도가 높은 어레이에 액세스할 수 있습니다"라고 말했습니다.

연구원들이 사용하는 기술은 분산 음향 감지(Distributed Acoustic Sensing)로, 짧은 펄스의 레이저 광을 케이블 아래로 보내고 늘어남으로 인해 발생하는 케이블의 변형으로 인해 생성되는 후방 산란을 감지하는 광자 장치를 사용합니다. 간섭계를 사용하면 2미터(6피트)마다 후방 산란을 측정할 수 있어 20킬로미터 케이블을 10,000개의 개별 동작 센서로 효과적으로 전환할 수 있습니다.