فیبرهای نوری مخابراتی که ترافیک اینترنت جهان را منتقل میکنند اکنون به «شنونده» نبض کره زمین تبدیل شدهاند و ارتعاشات زلزله را با جزئیاتی بهتر از شبکههای لرزهنگاری سنتی ثبت و ضبط میکنند.
در یک مطالعه منتشرشده در نشریه Science، پژوهشگران از ۱۵ کیلومتر فیبر مخابراتی نزدیک مندوسینو در کالیفرنیا برای ثبت بزرگترین زلزله منطقه در پنج سال اخیر استفاده کردند و توانستند با دقت بالا روند آغاز، کند شدن و شتابگیری گسیختگی به بزرگای ۷ را ثبت کنند؛ شتابی که حتی از سرعت صوت فراتر رفت.
«این تقریباً مثل این است که به زحل نگاه کنید و بگویید «آن یک ستاره است». بعد تلسکوپ جدیدی میگیرید و ناگهان میبینید «اوه خدای من، در حقیقت یک حلقه دورش هست!»» این جمله از زبان ژونگون ژان، ژئوفیزیکدانی در کالج فناوری کالیفرنیا است که در این مطالعه مشارکت داشته است.
فیبر نوری، یکی از شگفتیهای علم مدرن، برای انتقال نور طراحی شده است که میتواند اطلاعات رمزگذاریشده را با کارایی بسیار بالا منتقل کند. حتی یک لمس یا خم کوچک میتواند جریان نور را برهم بزند، بنابراین شرکتهای مخابراتی تلاش میکنند تداخلهای محیطی را به حداقل برسانند. ژان میگوید: «آنچه برای مخابرات نویز بهحساب میآید، برای ما داده است.»
صنایع نفتی در دهه ۱۹۹۰ از این فناوری استفاده کرده و کابلهای فیبر ویژهای برای اندازهگیری دما، فشار و ارتعاشات در حین حفاری نصب کردند. جیمز اتار هولت، یک زلزلهشناس در سرویس زمینشناسی آمریکا، امیدوار بود این مشاهدات را برای ثبت یک زلزله واقعی نیز بهکار گیرد. در مه ۲۰۲۲، تیم او یک دستگاه «interrogator» نصب کرد (در واقع یک جعبه بزرگ با لیزر و یک کامپیوتر) تا پرتوهای نور را از یک رشته فیبر بلااستفاده در کابل تلفنی ساحلی عبور دهد. بسته به ارتعاشات زمین، ناهمواریهای بسیار ریز در فیبر هر چند متر یکبار نور را بازتاب میداد و رشته فیبر را به حدود ۲,۸۰۰ لرزهنگار خرد تبدیل کرد.
در ۵ دسامبر ۲۰۲۴، زمانی که زلزله کیپ مندوسینو رخ داد، تیم اتار هولت هنوز سیستم فیبر-اپتیک را پایش میکرد. دادههای آنها نشان داد که گسیختگی چگونه به سمت شرق حرکت کرد، در نزدیکی یک گره صفحههای تکتونیکی کند شد و سپس با سرعتی فراتر از صوت (supershear) شتاب گرفت و بهخاطر عبور سریعتر از سرعت صوت، نوعی انفجار صوتی تولید کرد. پژوهشگران میگویند این یکی از واضحترین نمایشهای پیچیدگی یک گسل منجر به گسیختگی سوپرشیِر بوده است؛ ثبت دادههای مشابه با شبکههای موجود لرزهنگاری تنها در شرایطی ممکن بود که زلزلهای به مراتب بزرگتر و درست در کنار دستگاهها رخ دهد.
برد لیپوفسکی، ژئوفیزیکدانی از دانشگاه واشنگتن که در این مطالعه شرکت داشته است، می گوید اگرچه این فناوری مدتی است که وجود دارد، عملاً نشاندادن آن در یک مورد اثباتشده نشان میدهد که میتواند سامانههای هشدار زلزله را بهبود بخشد. چنین سامانهای بهخصوص برای شهرهای ساحلی در معرض خطر زلزلههای فراساحلی و سونامی اهمیت زیادی دارد. لیپوفسکی و ژان همچنین به کاربرد این فناوری در محیطهای سخت و دورافتاده مانند قطب جنوب اشاره میکنند، جایی که کابلهای نصبشده میتوانند تغییرات زمین و واکنش یخچالها به تغییرات اقلیمی را پایش کنند.