自古以來(lái)，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(guò)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(lái)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(lái)自：Washington Post

目前，地震學(xué)家們幾乎都是從陸地來(lái)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(zhǎng)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?！?/p>

「當(dāng)然，之所以沒(méi)有這樣做是因?yàn)楹茈y在水下放置、使用和維護(hù)需要長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)地震活動(dòng)的精密儀器?！筃athaniel 說(shuō)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?？這促成了我們開(kāi)始嘗試?yán)煤５坠饫|的想法?！?/p>

圖片來(lái)自：海底光纜分布圖

這些海底光纜被用來(lái)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(wú)論是哪種它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)——利用光來(lái)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(guò)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(guò)研究海底光纜以非常高的精度找出地震活動(dòng)的來(lái)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(wàn)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(zhǎng)度為 20 公里基礎(chǔ)設(shè)上，電纜被分為大約一萬(wàn)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(guó)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(lái)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(chǎng)，然后將儀器連接到光纜的末端就可以了。

圖片來(lái)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)。