Kabeli od optičkih vlakana čine golemi podzemni živčani sustav koji zadovoljava našu rastuću potražnju za brzim internetom i komunikacijskim uslugama. Međutim, signali u kabelima mogu povremeno trpjeti vibracije od automobila koji voze iznad njih, obližnjih građevina ili čak potresa. Otud i ideja da se te smetnje iskoriste za pretvaranje tisuća kilometara podzemnih kabela u osjetljive seizmičke nizove.

Detekcija i otkrivanje potresa

U novoj studiji u časopisu Nature, istraživači Kalifornijskog instituta za tehnologiju (Caltech) pokazali su da optički kabeli ne samo da otkrivaju potrese, nego mogu izmjeriti nijanse i složenost seizmičkih događaja. U jednom slučaju, korištenjem kabela dugog 100 kilometara, istraživači su uspjeli odrediti vrijeme i lokaciju četiri manja potresa koji su činili potres magnitude 6.

Informacija iz Caltecha odmah je pobudila nade da bi se optički kabeli mogli koristiti kao jeftini, već postojeći senzori koji će nam najavljivati potrese. Je li to doista moguće i kako bi se to postiglo, pitali smo i Hrvoja Tkalčića, redovitog profesora i voditelja odsjeka za geofiziku na Australskome nacionalnom sveučilištu u Canberri i autora knjige "Potresi: divovi koji se ponekad bude" u izdanju izdavačke kuće Ljevak.

Tehnologija distribuiranih akustičkih senzora

Ovaj geofizičar s doktoratom Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyju dobitnik je nagrade Price Medal Kraljevskog astronomskog društva u Londonu zbog prijelomnih otkrića razumijevanja arhitekture Zemljina korelacijskog polja i dokaza da je unutrašnja jezgra Zemlje u čvrstom stanju.

"Riječ je o relativno novoj tehnologiji za bilježenje oscilacija tla kod prolaska seizmičkih valova. Naime, umjesto seizmografa, koristi se tzv. tehnologija distribuiranih akustičkih senzora (DAS), a radi se o optičkim kablovima koji su već postavljeni za telekomunikacijske i druge svrhe", objašnjava Tkalčić. "Oni se pomoću posebnog uređaja koji šalje svjetlosni impuls u zadanim vremenskim razmacima duž kabla pretvaraju u dugu liniju gusto raspoređenih senzora, u kojoj svaka točka postaje virtualni seizmograf jer se kablovi deformiraju kod prolaska seizmičkih valova."

Uvid u dinamiku potresa

Iako kablovi nemaju mogućnost mjerenja gibanja tla u sve tri dimenzije prostora kao klasični seizmografi, prednost ove tehnologije je da optički kabeli simuliraju senzore gusto postavljene u dugu liniju, a to je naročito korisno u blizini rasjeda i vulkana. 

"Koristeći optički kabel u Kaliforniji, postavljen paralelno rasjedu u njegovoj neposrednoj blizini, kolege s Caltecha su pokazale kako je moguće dobiti više detalja, uvida u dinamiku potresa nego klasičnim seizmografima koji su skuplji i ima ih puno manje", kaže Tkalčić.  

Jedno od velikih pitanja u seizmologiji je što se točno događa na rasjedu kad dođe do loma stijenske mase i kako se lom širi površinom rasjeda. Istraživači s Caltecha opazili su visokofrekventne signale energije koja se oslobodila kod potresa, najvjerojatnije na strukturnim nepravilnostima rasjeda, objašnjava Tkalčić.

Fizika širenja loma na rasjedu

"Isto bi bilo moguće zabilježiti klasičnim seizmografom da je postavljen u neposrednoj blizini tog dijela rasjeda. U praksi, to nije moguće kod rasjeda koji se protežu stotinama, pa i više od tisuću kilometara. Visoke frekvencije vrlo brzo slabe prolaskom kroz Zemlju i zbog toga je ključna prednost imati kabel duž pružanja rasjeda, odnosno u blizini svakog dijela rasjeda", kaže Tkalčić.

"Ovaj rad nam je približio fiziku širenja loma na rasjedu, što nas dovodi jedan korak bliže razumijevanju potresa, a jednog dana možda i do njihovog predviđanja, iako smo još daleko od tog cilja", objašnjava Tkalčić, naglašavajući da se u ovom radu ipak ne radi o predviđanju potresa, nego o proučavanju dinamike širenja loma na rasjedu, putem nove tehnologije.

No, kaže on, optički kablovi postavljeni na dnu oceana i u udaljenim dijelovima kontinenata pružaju nove mogućnosti ne samo za razumijevanje potresa nego i daljnja istraživanja unutrašnjosti Zemlje, a i to je već velika stvar.