Att installera seismiska sensorer på havsbotten kan vara en svår och dyr uppgift. Men tänk om seismisk aktivitet kunde övervakas genom att använda något som redan finns där nere – redan existerande undervattens telekommunikationskablar? Delvis med stöd av det EU-finansierade FINESSE-projektet, ett internationellt team av geovetare har använt fiberoptiska kommunikationskablar på botten av Nordsjön som ett gigantiskt seismiskt nätverk. Teamet spårade både jordbävningar och havsvågor.

Deras forskning publicerades i tidskriften Naturkommunikation . "Vi har presenterat och analyserat våra observationer av seismiska och havsvågor på en havsbotten DAS [distribuerad akustisk avkänning]-array utanför Belgien, demonstrerar att DAS-matriser som använder befintliga fiberoptiska installationer på havsbotten kan erbjuda högvärdiga seismografiska och oceanografiska dataprodukter."

Citerat i ett pressmeddelande från California Institute of Technology (Caltech), studiens huvudförfattare Ethan F. Williams säger:"Fiberoptiska kommunikationskablar blir allt vanligare på havsbotten. Istället för att placera en helt ny enhet, vi kan utnyttja en del av denna fiber och börja observera seismicitet omedelbart."

DAS, den teknik som forskarna använder, utvecklades för energiutforskning men användes på nytt för seismologi. Den använder en fotonisk anordning som skickar korta pulser av laserljus ner i den fiberoptiska kabeln. Caltechs pressmeddelande säger:"Små defekter i kabeln reflekterar tillbaka små mängder av ljuset, tillåta ofullkomligheterna att fungera som "vägpunkter". När en seismisk våg tränger ihop fiberkabeln, waypoints skiftar minutiöst på plats, ändrar färdtiden för de reflekterade ljusvågorna och på så sätt gör det möjligt för forskare att spåra vågens fortskridande." DAS-instrumentet som används i denna studie byggdes och drevs av ett team från FINESSE-projektdeltagaren University of Alcalá. "Seafloor DAS är en ny geofysikens gräns som kan ge mer undervattensseismiska data i storleksordningar och en ny förståelse av den djupa jordens inre och större fel, " säger Zhongwen Zhan, biträdande professor i geofysik och studiemedförfattare.

Förvandlar vindkraftverk till ett seismiskt nätverk
Leds av forskare från Caltech, teamet använde en 40 000 m lång sektion av fiberoptisk kabel som ansluter en vindkraftpark i Nordsjön till stranden, enligt samma pressmeddelande. "Med en knapptryckning, vi har en uppsättning av 4, 000 sensorer som skulle ha kostat miljoner att placera, " säger Williams.

Williams tillägger att fibernätverket kunde upptäcka och registrera en jordbävning med magnituden 8,2 nära Fiji i augusti 2018, som "bevisar teknikens förmåga att fylla i några av de massiva döda fläckarna i det globala seismiska nätverket, " som noteras i pressmeddelandet.

Projektet FINESSE (Fibre Nervous Sensing Systems) som stödde studien kommer att pågå till september 2020. Projektets webbplats säger:"Syftet bakom FINESSE … är att efterlikna nervsystemet hos levande kroppar genom att förvandla mänskliga och naturliga strukturer till objekt som är känsliga för yttre stimuli på grund av avancerad distribuerad fiberoptisk sensorteknologi, med målet att antingen ge tidig varning vid möjlig fara eller uppkomst av skada, eller för att optimera driften av strukturen för att möjliggöra en hållbar användning av naturresurser och tillgångar."