Τα υποθαλάσσια καλώδια internet ως αισθητήρες για τους σεισμούς


nc
Δημοσίευση: • Share Article:

@Ο ωκεανός καλύπτει περισσότερα από τα δύο τρίτα της επιφάνειας της Γης. Για τους σεισμολόγους, τους ωκεανογράφους και άλλους που θέλουν να παρακολουθούν συνεχώς τις κινήσεις του πλανήτη μας, αυτό το γεγονός δημιουργεί πρόβλημα. Οι θάλασσες μπορεί να είναι αμυδρά και θολά μέρη όπου είναι δύσκολο να βρεθούν σημαντικά δεδομένα για πράγματα όπως οι σεισμοί και οι σεισμικοί κίνδυνοι. Αλλά μόνο και μόνο επειδή οι ωκεανοί είναι μυστηριώδεις δεν σημαίνει ότι στερούνται υποδομής: Υπάρχουν πάνω από 750.000 μίλια τηλεπικοινωνιακών καλωδίων που επιτρέπουν στο διαδίκτυο να διασχίζει ηπείρους. Αυτό το γνωρίζουν και οι επιστήμονες. Έχουν αρχίσει να "παίζουν" με αυτή την υποδομή για την ανίχνευση σεισμών. 
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα υπερατλαντικό καλώδιο για την εύρεση σεισμών. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Giuseppe Marra του Εθνικού ΦΥσικού Εργαστηρίου του Ηνωμένου Βασιλείου, εντόπισαν δύο σεισμούς, ένας από τους οποίους είχε προέλθει από το το άλλο ημισφαίριο.
Συνειδητοποιούμε, τώρα, ότι έχουμε, στην πραγματικότητα, χιλιάδες αισθητήρες εκεί έξω, οπότε θα μπορούσαμε ενδεχομένως να αρχίσουμε να το ψάχνουμε περισσότερο και να αρχίσουμε να παρακολουθούμε τι συμβαίνει.

Map of Notable natural events and disasters along the Pacific Ring of Fire
Σήμερα, οι εταιρείες τηλεπικοινωνιών έχουν απλώσει οπτικές ίνες σε έναν περίπλοκο ιστό σε όλο τον κόσμο. Αυτά τα καλώδια είναι κρυμμένα αλλά είναι, ταυτόχρονα και κρίσιμα στοιχεία που κάνουν το Διαδίκτυο να ξεχωρίζει. Όχι μόνο γεφυρώνουν τα ημισφαίρια, αλλά φέρνουν τη συνδεσιμότητα στα πιο απομονωμένα μέρη του κόσμου. 
Η χρήση καλωδίων για υποβρύχια ανίχνευση δεν είναι καινούργια ιδέα. Στην αρχή βασίστηκε σε εξειδικευμένα καλώδια. Το Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ "έπαιξε" μαζί τους στις αρχές του Ψυχρού Πολέμου. Ήταν ένας τρόπος ανίχνευσης σοβιετικών υποβρυχίων. Επιστήμονες από την Καλιφόρνια και την Ιαπωνία άρχισαν να δοκιμάζουν καλώδια για ανίχνευση σεισμών από τη δεκαετία του 1960. Όμως, η εγκατάσταση του συγκεκριμένου εξοπλισμού είναι δαπανηρή ακόμη και στον 21ο αιώνα. Με την αυξανόμενη αποδοχή της ιδέας από τη βιομηχανία των τηλεπικοινωνιών, οι επιστήμονες έχουν αρχίσει να εκμεταλλεύονται αυτό που υπάρχει ήδη.
Η πιο καθιερωμένη μέθοδος είναι μια τεχνική γνωστή ως κατανεμημένη ακουστική αίσθηση (DAS). Για να γίνει αυτό, οι επιστήμονες εκτοξεύουν σύντομους παλμούς φωτός από τη μία άκρη του καλωδίου. Εάν ένας σεισμός, για παράδειγμα, ταρακουνήσει το καλώδιο, οι δονήσεις θα αντανακλούν μέρος αυτού του φωτός πίσω στον αποστολέα, ο οποίος μπορεί να το χρησιμοποιήσει για να καταλάβει τι συνέβη και πού.
Πολλοί επιστήμονες έχουν αγκαλιάσει το DAS, που έχει όμως έναν βασικό περιορισμό: την απόσταση. Καθώς το φως (ή οποιοδήποτε άλλο σήμα) ταξιδεύει κατά μήκος μιας γραμμής, εξασθενεί ή χάνει τη δύναμή του. Επομένως, είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί το DAS περισσότερο ​​από μερικές δεκάδες μίλια. Αυτή η απόσταση δεν είναι μικρή, αλλά τι θα γινόταν αν θέλαμε να δούμε, π.χ. τι συμβαίνει στη μέση του ωκεανού, χιλιάδες μίλια από την ακτή;
Το 2021, ερευνητές με επικεφαλής τον Zhongwen Zhan , έναν σεισμολόγο στο Caltech, δοκίμασαν μια άλλη μέθοδο. Ένα καλώδιο ιδιοκτησίας της Google που εκτείνεται από το Λος Άντζελες έως το Valaparaíso της Χιλής, παράλληλα με την ακτή του Ειρηνικού Ωκεανού. Αυτή η ομάδα μελέτησε τα δακτυλικά αποτυπώματα των σεισμών στην τακτική κυκλοφορία των σημάτων μέσω του καλωδίου. 
Η μέθοδός τους, όμως, είχε ένα ελάττωμα: Δεν μπορούσαν να πουν πόσο μακριά είχε συμβεί κάτι, μόνο ότι είχε. Εντόπισαν σεισμούς, αλλά… δεν ήξεραν από πού προερχόταν.
Φυσικά, εάν συνομιλούμε με κάποιον φίλο μας στο εξωτερικό, οι φωνές μας μπορούν να φτάσουν η μία στην άλλη χωρίς κανένα πρόβλημα. Αυτό συμβαίνει επειδή αυτά τα καλώδια είναι εξοπλισμένα με συσκευές που ονομάζονται επαναλήπτες, οι οποίου λαμβάνουν ένα εισερχόμενο σήμα και το ενισχύουν για να το στείλουν στο επόμενο. 
Για αρκετά χρόνια, ορισμένοι επιστήμονες υποστήριξαν μια πρόταση - θεωρία, που ονομάζεται SMART, για την τοποθέτηση νέων αναμεταδοτών σε μελλοντικά καλώδια με φθηνούς σεισμικούς αισθητήρες, πίεσης και θερμοκρασίας. Οι εταιρείες τηλεπικοινωνιών δίνουν τώρα προσοχή σ' αυτή την πρόταση: Ένα έργο SMART —ένα καλώδιο που συνδέει την ηπειρωτική χώρα της Πορτογαλίας με τα νησιά της στον Ατλαντικό— πρόκειται να τεθεί σε λειτουργία το 2025.
Αλλά οι επαναλήπτες των καλωδίων στον πυθμένα της θάλασσας έχουν ήδη μια δεύτερη λειτουργία: Για να βοηθήσουν τους χειριστές καλωδίων να εντοπίσουν πιθανά προβλήματα, οι επαναλήπτες μπορούν να στείλουν μέρος του σήματος τους πίσω.
Ο Marra και οι συνάδελφοί του εκμεταλλεύτηκαν αυτό το φαινόμενο. Έστειλαν ένα υπέρυθρο λέιζερ μέσω του καλωδίου και εξέτασαν τα σήματα που επέστρεφαν από κάθε επαναλήπτη. Με αυτόν τον τρόπο, μπόρεσαν να διαχωρίσουν ένα υποβρύχιο καλώδιο σε μικρότερα κομμάτια, μήκους μερικών δεκάδων μιλίων. 
Η ομάδα του Marra δοκίμασε την τεχνική αυτή σε ένα υπερατλαντικό καλώδιο που περνούσε μεταξύ του Σάουθπορτ στη Βορειοδυτική Αγγλία και του Χάλιφαξ στον Ατλαντικό Καναδά. Κατάφεραν να ανιχνεύσουν όχι μόνο σεισμούς —ένας που προερχόταν από το βόρειο Περού και άλλος από την Ινδονησία— αλλά και τον θόρυβο από το νερό που κινείται στον ωκεανό.
Υπάρχουν μερικά κρίσιμα σημεία. Πρώτον, αυτού του είδους η ανίχνευση είναι διαφορετική από αυτό που έχουν συνηθίσει οι σεισμολόγοι. Ο Marra και οι συνεργάτες του δεν ήταν ακόμη σε θέση να μετρήσουν το μέγεθος ενός σεισμού. Και η διάκριση ενός σεισμού από μεταβολές της θερμοκρασίας των ωκεανών μπορεί να αποδειχθεί δύσκολη. Εδώ είναι όπου πολλές μέθοδοι —για παράδειγμα, αυτή η τελευταία τεχνική ή την τεχνική SMART—θα μπορούσαν να λειτουργήσουν παράλληλα.

Foreach programming

Εγγραφείτε για να βλέπετε τα εξειδικευμένα άρθρα.