Biến cáp quang dưới biển thành máy đo địa chấn - tại sao không?

Giám sát hoạt động địa chấn trên toàn thế giới là một nhiệm vụ quan trọng, để làm được điều này đòi hỏi phải lắp đặt thiết bị tại nhiều địa điểm khác nhau, bất kể địa hình phức tạp, trong đó, việc lắp đặt các hệ thống đo lường ở những khu vực dưới đại dương là nhiệm vụ khó khăn hơn cả. Trên thực tế, đại dương chiếm đến 2/3 diện tích trái đất, có nghĩa là hầu hết kiến thức của chúng ta về hoạt động địa chấn chỉ giới hạn ở 1/3 bề mặt hành tinh.

Việc lắp đặt các hệ thống đo địa chất phức tạp dưới đáy biển đã khó khăn, nhưng làm sao để vận hành cũng như bảo trì còn khó khăn hơn gấp bội. Để giải quyết vấn đề trên, các nhà khoa học đến từ Đại học California đã nảy ra sáng kiến biến các tuyến cáp quang dưới biển hiện có thành một mạng lưới đo lường thông tin địa chấn, góp phần đem đến một sơ đồ tổng quan về trạng thái chưa từng thấy về các chuyển động kiến tạo của trái đất trên quy mô toàn cầu.

Các hệ thống cáp quang dưới đáy biển này nối liền mọi khu vực trên hành hình, mang theo lượng lớn dữ liệu qua khoảng cách xa, tạo thành một bộ khung kết nối internet toàn cầu có ý nghĩa cực kỳ quan trọng. Theo các nhà khoa học, ánh sáng sẽ bị tán xạ và biến dạng nếu cáp dịch chuyển hoặc thay đổi hướng, hiện tượng này có thể xảy ra ở những khu vực xuất hiện cơn địa chấn. Bằng cách theo dõi cẩn thận trang thái của ánh sáng trong đường cáp, các nhà khoa học hoàn toàn có thể xác định chính xác nơi cáp bị uốn cong (nơi xuất hiện rung chấn) và với mức độ như thế nào - đôi khi chỉ trong một vài nanomet. Nói cách khác, các nhà nghiên cứu có thể quan sát một dây cáp để tìm ra nguồn gốc của hoạt động địa chấn với mức độ chính xác ở mức “phi thường”.

Kỹ thuật này được gọi là Distributed Acoustic Sensing, và về cơ bản, nó biến các sợi cáp quang dưới đáy biển đóng vai trò như những cảm biến chuyển động riêng lẻ. Một tuyết cáp quang có thể được chia thành hàng chục ngàn phân đoạn, cho phép phát hiện mọi sự dịch chuyển dù là nhỏ nhất của bề mặt mà chúng gắn vào.

Nếu được ứng dụng thành công trên quy mô lớn, công nghệ này có thể biến mạng lưới cáp quang đáy biển thành một hệ thống đo lường địa chấn hiệu quả cao trên quy mô lớn, trong khi phi trí triển khai rất hợp lý.