位于弗雷瑞斯(Var)以北的1.9級(jí)地震產(chǎn)生的地震波記錄在沿土倫附近海底部署的41公里長(zhǎng)的光纜上。在右側(cè)的記錄中，每條線對(duì)應(yīng)一個(gè)沿著電纜的測(cè)量點(diǎn)，從海岸(頂部)到大海(底部)。(41公里的電纜相當(dāng)于6000多個(gè)傳感器)。各個(gè)測(cè)量點(diǎn)處的波到達(dá)時(shí)間之差用于確定地震的位置。來源：Diane Rivet
該海底有120萬公里的通訊電纜縱橫交錯(cuò)(是地球到月球距離的三倍)。它們由光纖組成，便于我們通過電話、短信和電子郵件進(jìn)行通信。未來它們很快就會(huì)扮演一個(gè)新的角色--探測(cè)聲波和地震波。
在這里，科學(xué)家們使用了一條41公里長(zhǎng)的電纜，部署在法國(guó)南部土倫海岸外，從2500米深處的MEUST NUMerEnv水下觀測(cè)臺(tái)的傳感器中獲取數(shù)據(jù)。他們開發(fā)的方法利用了光纖中的少量雜質(zhì)，這些雜質(zhì)會(huì)將其攜帶的部分光發(fā)送回發(fā)射器。通過拉伸或收縮光纖，地震波或聲波的傳播會(huì)改變這些雜質(zhì)之間的距離，從而使反向散射信號(hào)發(fā)生微小的改變。然而，他們需要證明這些差異是可檢測(cè)的，因?yàn)樵诤５纂娎|中，光纖被數(shù)個(gè)絕緣層包圍。
通過向光纖中注入光脈沖并分析反向散射信號(hào)，研究小組將41公里長(zhǎng)的光纖轉(zhuǎn)換為6000多個(gè)地震傳感器。在試驗(yàn)期間發(fā)生的1.9級(jí)地震在每個(gè)測(cè)點(diǎn)都被探測(cè)到，其靈敏度接近沿海地震臺(tái)的靈敏度，即使它位于距離電纜100公里的地方(圖1)。
圖2 沿光纖前8公里記錄的涌浪效果。來源：Diane Rivet
但這并不是全部：測(cè)量點(diǎn)還對(duì)在海洋中傳播的波浪(例如由浪涌產(chǎn)生的波浪)敏感。作者記錄了海浪對(duì)海岸附近海底的影響，以及海浪對(duì)深海平原的影響，海浪在海底平原上產(chǎn)生“地震背景噪音”。傳感器使人們首次觀察到這些微小的振動(dòng)是如何產(chǎn)生的，這些微小的振動(dòng)不斷與地球內(nèi)部相互作用，從而使地球物理學(xué)家能夠探測(cè)其結(jié)構(gòu)。
研究人員認(rèn)為，一根電信電纜，更像是一串串麥克風(fēng)，可以用同樣的方式探測(cè)船只和鯨目動(dòng)物產(chǎn)生的水下噪音。
面對(duì)在海底部署儀器的后勤和財(cái)務(wù)挑戰(zhàn)，電信電纜可以提供一種方法，使我們更好地了解覆蓋地球表面三分之二的這一未知地形，并解決一系列科學(xué)和社會(huì)問題，如地震、海岸侵蝕、生命、海洋和固體地球等之間的相互作用。
未來幾年，電信運(yùn)營(yíng)商將逐步淘汰一定數(shù)量的目前正在使用的電纜，多虧了這項(xiàng)研究，這些電纜很快就可以重獲新生。
