Xác định tâm chấn của động đất qua đường liên lạc cáp quang

Theo tạp chí Science, công nghệ mới sẽ cho phép các nhà khoa học phát hiện và định vị tâm chấn của các trận động đất ngầm dưới đáy đại dương qua những thay đổi nhỏ trong tín hiệu liên lạc cáp quang xuyên lục địa.

Mặc dù khoảng 70% diện tích Trái đất được nước bao phủ, nhưng hầu hết các trận động đất được các nhà địa chấn học ghi nhận đều xảy ra trên đất liền. Để ghi nhận sự rung động của vỏ Trái đất dưới lòng các đại dương, hiện các nhà khoa học phải nhờ đến các bộ cảm biến đắt tiền với nguồn điện riêng. Trước tiên, các nhà địa chấn học phải thả các bộ cảm biến đó xuống dưới đáy biển và sau đó phải lấy từ đó lên, đồng thời phải lắp các máy ghi địa chấn ở các vùng ven biển, nơi có kết nối liên tục với đất liền.

Bây giờ các nhà khoa học sẽ có trong tay một mạng lưới gồm hơn một triệu km cáp quang. Đây là những sợi cáp quang trải dọc theo đáy đại dương. Trong những thập niên gần đây, độ dài của các đường cáp quang đó đã tăng đáng kể do sự phổ cập của internet.

Các nhà địa chấn học chỉ cần hai thiết bị laser ở cả hai đầu của cáp và truy cập vào một phần nhỏ băng thông của nó. Công nghệ không yêu cầu bất kỳ thay đổi nào trong thiết kế cáp và không gây nhiễu cho hoạt động của cáp.

Phương pháp này được phát minh nhờ sự quan sát ngẫu nhiên. Nhà khí tượng học Giuseppe Marra thuộc Phòng thí nghiệm vật lý quốc gia Anh ở Teddington đã thử nghiệm các đường cáp quang nối với các đồng hồ nguyên tử trong các phòng thí nghiệm ở các quốc gia khác nhau. Vào tháng 10.2016, ông phát hiện ra rằng mức độ nhiễu trong tín hiệu, luôn xảy ra do dao động nhỏ của các đường cáp, cao hơn nhiều so với bình thường. Giuseppe Marra đã đi đến kết luận rằng hiện tượng này liên quan đến 2 trận động đất có cường độ 5,9 và 6,5 độ Richter. Sau đó, ông quyết định tiếp tục quan sát trên đường cáp ngầm nối Sicily với Malta và đã ghi nhận được trận động đất với cường độ 3,4 độ Richter. Khi đó, các nhà địa chấn học không ghi nhận được các vị trí chính xác của trận động đất này, nhưng các nhà nghiên cứu nhận ra rằng bằng cách chạy các tín hiệu laser từ các đầu đối diện của cáp, có thể qua sự khác biệt về thời gian tín hiệu đi qua để xác định các điểm mà các dao động của vỏ Trái đất bắt đầu tác động lên dây cáp và có thể sử dụng một vài đường cáp để xác định vị trí tâm chấn.