توسط گرانت کورین19 مه 2022 -نقشه ای که شبکه کابل های فیبر نوری زیر دریا را نشان می دهد. DNI
کابلی به طول 3600 مایل (5860 کیلومتر) وجود دارد که از شرق کانادا تا ساحل غربی بریتانیا امتداد دارد. کابل زیردریایی بخشی از زیرساخت پنهان گسترده اینترنت است که داده ها را در اقیانوس ها در زمان بسیار کمتری نسبت به چشمک زدن منتقل می کند. اما اکنون آن کابل خاص کار دیگری انجام می دهد.
طبق مقاله ای که در مجله معتبر Science منتشر شد، این کابل می تواند به عنوان یک آرایه پیشرفته از بیش از 100 حسگر که فعالیت لرزه ای را تشخیص می دهد، وارد عمل شود. در آزمایشات نوامبر گذشته، کابل زمین لرزه ای به بزرگی 7.5 ریشتر را ثبت کرد که شمال پرو را در هزاران مایل دورتر لرزاند.
به گفته نویسندگان، «تکنیکی که ما ارائه می‌کنیم پتانسیل تغییر قابلیت‌های نظارت بر زمین را دارد». آنها می‌گویند «می‌توان بستر دریا را با هزاران حسگر بدون تغییر زیرساخت‌های مخابراتی زیردریایی موجود مجهز کرد».
اولین کابلی که امکان ارتباط سریع بین آمریکای شمالی و اروپا – از طریق تلگراف – را فراهم می کرد، قبل از جنگ داخلی کارگذاشته شد. در دهه 1990، دولت ها و شرکت ها شروع به گذاشتن کابل های فیبر نوری زیر دریا کردند که از نور برای انتقال حجم عظیمی از داده های اینترنتی استفاده می کرد. سه دهه پس از نصب اولین کابل های فیبر نوری، حدود 750000 مایل (1.2 میلیون کیلومتر) کابل از دریاها و اقیانوس های زمین عبور کرد.
پنج سال پیش، گروهی از محققان این ایده را مطرح کردند که از این شبکه برای نظارت بر تغییرات ظریف در بستر دریا، از جمله نشانه های زلزله و سونامی استفاده کنند. نسخه‌های اولیه این فناوری تکنیک‌هایی را به عاریت گرفتند که مهندسان صنعت نفت و گاز برای مطالعه ذخایر سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کردند. آنها پراکندگی برگشتی را از سیگنال هایی که از مولکول های موجود در کابل ها منعکس می شد اندازه گیری کردند. این سیگنال‌ها حاوی اطلاعات ارزشمندی در مورد وضعیت فیزیکی کابل، از جمله فعالیت‌های لرزه‌ای که در زمینی که کابل گذاشته شده بود، بود. سایر محققان چگونگی محاسبات مشابه را با اندازه گیری قطبش امواج نور هنگام حرکت در طول کابل کشف کردند.
این روش ها یک اشکال بزرگ مشترک دارند: کل کابل به عنوان یک سنسور عمل می کند. این امر جمع آوری داده های مفید را غیرممکن نمی کند، اما چند مشکل ایجاد می کند. به عنوان مثال، پتانسیل عظیمی برای نویز آنقدر بلند وجود دارد که یافتن سیگنال – به عنوان مثال لرزش یک زلزله – می تواند بسیار دشوار باشد. همچنین مقدار داده هایی را که می توان در هر لحظه خاص جمع آوری کرد، محدود می کند. مهم نیست کابل چقدر طول دارد، در هر بار فقط می تواند یک نقطه داده ایجاد کند. هر کسی که بخواهد اطلاعات مفیدی را از این نوع سیستم استخراج کند، باید داده‌های کابل‌های متعدد را مثلث کند تا بفهمد اختلال لرزه‌ای از کجا آمده است.
کابل های فیبر نوری زیر دریا، خیابان های ساده و یک طرفه برای فوتون ها نیستند. کابل‌های مدرن مجهز به دستگاه‌هایی به نام تکرارکننده هستند که سیگنال دریافتی را تشخیص می‌دهند و سپس آن را برای مرحله بعدی سفر تقویت می‌کنند. تکرارکننده ها در هر 28 تا 56 مایل (45 تا 90 کیلومتر) در طول یک کابل قرار می گیرند و مسافت طولانی را به ده ها “دهانه” کوتاه تر تقسیم می کنند.
تکنیک توصیف شده در مقاله جدید به جای استفاده از کل کابل به عنوان یک حسگر، از هر دهانه به عنوان حسگر خود استفاده می کند. این رویکرد میزان نویز هر سنسور را کاهش می دهد و در عین حال تعداد کل سنسورها را به طور چشمگیری افزایش می دهد. روشی که در مقاله شرح داده شد، به جای تکیه بر پراکندگی پس یا پلاریزاسیون برای احساس تغییرات فیزیکی ظریف در کابل، از فیبرهای ویژه ای بهره می برد که تکرار کننده ها را به هم متصل می کنند.
محققان توضیح می دهند: «این مسیرهای برگشت توسط اپراتور کابلی برای بررسی دوره ای سلامت تقویت کننده های نوری استفاده می شود. آنها می‌گویند: «این بررسی‌ها معمولاً بر اساس برنامه زمانی انجام می‌شوند یا اگر نقصی وجود داشته باشد، در بیشتر مواقع این کانال‌ها استفاده نمی‌شوند». محققان با اندازه گیری دقیق چگونگی تغییر نور در طول این مسیرها موفق به شناسایی زمین لرزه شدند.
محققان این روش جدید را تنها با استفاده از 12 دهانه کابل ترانس آتلانتیک که کانادا و بریتانیا را به هم متصل می کند، آزمایش کردند. حتی با آن آرایه محدود، آنها موفق شدند دو زمین لرزه و سیگنال های طوفان لری را شناسایی کنند. با هر شانسی، این خلبان تازه شروع کار است.
با تبدیل کابل‌های زیردریایی به آرایه‌هایی از حسگرهای محیطی، می‌توان شبکه بزرگی متشکل از صدها یا هزاران حسگر دائمی و هم‌زمان بستر دریا را بدون تغییر در فضای موجود پیاده‌سازی کرد.
