自古以來，人類對(duì)天災(zāi)就有一種深深地?zé)o力感，為此衍生出了祈禱、祭祀等各種崇拜自然的行為。在今天這個(gè)科學(xué)和技術(shù)的時(shí)代，盡管人類仍然不能阻止天災(zāi)的發(fā)生，但通過科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用能夠盡可能把損失降到最小，而提前預(yù)警就是最重要的一環(huán)。

地震的預(yù)警，包括監(jiān)測(cè)全世界的地震活動(dòng)一直是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)，也是一個(gè)世界性難題。但這項(xiàng)重要的任務(wù)執(zhí)行起來卻十分的艱難，因?yàn)榭茖W(xué)家們很難把精密的儀器放到大洋深處。最近伯克利的一項(xiàng)新研究可能會(huì)讓這事有所轉(zhuǎn)機(jī)，他們希望將海底光纜變?yōu)榈卣鸨O(jiān)測(cè)的儀器，從而為地震監(jiān)測(cè)創(chuàng)造一個(gè)前所未有的全球視野。

圖片來自：Washington Post

目前，地震學(xué)家們幾乎都是從陸地來獲取板塊運(yùn)動(dòng)的，這意味著科學(xué)家們對(duì)地震活動(dòng)的了解大部分僅限于地球表面的三分之一，而更廣闊的海洋則得不到長期有效的監(jiān)測(cè)。

該項(xiàng)目的主要研究作者 Nathaniel Lindsey 在伯克利的新聞稿上表示：「海底地震學(xué)是非常重要的，即便僅僅離海岸 50 公里地方，任何進(jìn)入海洋的儀器都會(huì)變的非常有用。」

「當(dāng)然，之所以沒有這樣做是因?yàn)楹茈y在水下放置、使用和維護(hù)需要長期監(jiān)測(cè)地震活動(dòng)的精密儀器。」Nathaniel 說道，「但如果轉(zhuǎn)換個(gè)思路去想，是不是在海底已經(jīng)有現(xiàn)成的工具在等著我們?nèi)ナ褂媚兀窟@促成了我們開始嘗試?yán)煤５坠饫|的想法。」

圖片來自：海底光纜分布圖

這些海底光纜被用來遠(yuǎn)距離傳輸數(shù)據(jù)，有時(shí)候會(huì)作為因特網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)的一部分，有時(shí)候也會(huì)成為私有網(wǎng)絡(luò)的一部分，但無論是哪種它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)——利用光來做到這一點(diǎn)。如果電纜移動(dòng)或者改變方向，這些光就會(huì)產(chǎn)生折射和扭曲。

通過仔細(xì)觀測(cè)這種折射的現(xiàn)象可以準(zhǔn)確的看到電纜彎曲的位置和彎曲的程度，甚至能夠精確到幾納米，這意味著研究人員可以通過研究海底光纜以非常高的精度找出地震活動(dòng)的來源。

這項(xiàng)技術(shù)被稱為「分布式聲學(xué)傳感」，它實(shí)質(zhì)上是將成千上萬條海底光纜看做成單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)傳感器。根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)的測(cè)試，在蒙特利爾灣水族館研究所水下長度為 20 公里基礎(chǔ)設(shè)上，電纜被分為大約一萬個(gè)部分，由此可以檢測(cè)所連接表面的最小移動(dòng)。

伯克利國家實(shí)驗(yàn)室表示，這是對(duì)地震學(xué)的一次前沿研究，這或許是人類第一次嘗試用海底光纜來觀測(cè)海洋信號(hào)或者端側(cè)結(jié)構(gòu)成像。

將 MBARI 的電纜連接到 DAS 系統(tǒng)后，該小組收集了大量可驗(yàn)證的信息：從距離內(nèi)陸幾英里處發(fā)生的 3.4 級(jí)地震的光纜移動(dòng)狀況，海灣中已知但未繪制的斷層圖以及水的運(yùn)動(dòng)模式都指明了地震活動(dòng)。

這項(xiàng)技術(shù)最好的地方就在于甚至不需要在位于海底的光纜上連接設(shè)備或者放置中繼器，要做的就只是走到現(xiàn)場，然后將儀器連接到光纜的末端就可以了。

圖片來自：Irish Examiner

大多數(shù)海底光纜在陸地上的末端有著較大的裸露面積，能夠供給很多研究員進(jìn)行連接。當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)在測(cè)量反向散射信號(hào)的時(shí)候可能會(huì)干擾到海底光纜本身所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，目前研究人員正在進(jìn)行該方面的測(cè)試以防止這種情況發(fā)生。

如果研究結(jié)果比較理想的話，很多較大的有源電纜就可以作為研究工具投入使用，并且可以幫助闡明地震學(xué)家在海底活動(dòng)和特征方面所存在的盲點(diǎn)。