Ondas sísmicas geradas por um terremoto de magnitude 1,9 localizado ao norte de Fréjus (Var), registrados ao longo do cabo de fibra óptica de 41 km implantado no fundo do mar ao largo de Toulon. Na gravação à direita, cada linha corresponde a um ponto de medição localizado ao longo do cabo, da costa (em cima) ao oceano aberto (em baixo). (Os 41 km de cabo equivalem a mais de 6.000 sensores). A diferença no tempo de chegada das ondas nos vários pontos de medição é usada para apontar a localização do terremoto. Crédito:Diane Rivet
Os cientistas mostraram pela primeira vez que é possível detectar a propagação de ondas sísmicas no fundo do mar usando cabos de telecomunicações submarinos. De acordo com suas observações, esta infraestrutura existente pode ser usada para detectar terremotos, bem como inchaço e ruído subaquático. Os resultados são publicados na revista Nature Communications em 18 de dezembro, 2019, por pesquisadores do CNRS, OCA, IRD e Université Côte d'Azur trabalhando juntos no laboratório Géoazur, em colaboração com a empresa Fébus Optics e o Centre de Physique des Particules de Marseille (CNRS / Aix-Marseille Université).
O fundo do oceano é cruzado por 1,2 milhão de quilômetros de cabos de telecomunicações (três vezes a distância da Terra à Lua). Composto por fibras ópticas, eles facilitam muito a nossa comunicação por telefone, SMS e e-mail. E eles podem em breve assumir uma nova função, o de detecção de ondas acústicas e sísmicas.
Aqui, os cientistas usaram um cabo de 41 km implantado na costa de Toulon, no sul da França, para recuperar dados dos sensores do observatório subaquático MEUST-NUMerEnv a uma profundidade de 2500 m. O método que desenvolveram aproveita pequenas impurezas nas fibras ópticas, que enviam parte da luz que carregam de volta ao transmissor. Ao esticar ou contrair a fibra, a passagem de uma onda sísmica ou acústica altera a distância entre essas impurezas, e, portanto, o sinal retroespalhado, por uma pequena quantidade. Ainda, eles precisavam provar que essas diferenças eram detectáveis, uma vez que, em cabos submarinos, as fibras ópticas são circundadas por várias camadas isolantes.
Ao injetar pulsos de luz em uma fibra óptica e analisar o sinal retroespalhado, a equipe converteu os 41 km de fibra óptica em mais de 6.000 sensores sísmicos. Um terremoto de magnitude 1,9 que ocorreu durante o teste foi detectado em cada um dos pontos de medição com uma sensibilidade próxima à de uma estação sísmica costeira, embora estivesse localizado a mais de 100 km do cabo (Figura 1).
Animação mostrando o efeito de ondulação registrado ao longo dos primeiros oito quilômetros de fibra óptica. Crédito:Diane Rivet
Mas não é tudo:os pontos de medição também são sensíveis às ondas que viajam pelo oceano, como os produzidos pelo swell. Os autores registraram o impacto das ondas no fundo do mar perto da costa, bem como seu efeito na planície abissal, onde eles geram "ruído de fundo sísmico". Os sensores permitiram observar pela primeira vez como essas vibrações muito pequenas, que interagem constantemente com o interior da Terra, são produzidos, permitindo aos geofísicos sondar sua estrutura.
Os pesquisadores acreditam que um cabo de telecomunicações, mais ou menos como uma série de microfones, poderia da mesma forma detectar o ruído subaquático produzido por navios e cetáceos.
Diante do desafio logístico e financeiro de implantação de instrumentação no fundo do mar, cabos de telecomunicações podem fornecer uma maneira de melhorar nossa compreensão desta terra incógnita que cobre dois terços da superfície da Terra, e abordar uma ampla gama de questões científicas e sociais, como terremotos, erosão costeira, interação entre a vida, os oceanos e a Terra sólida, etc.
Um certo número de cabos atualmente em operação será eliminado gradualmente pelas operadoras de telecomunicações nos próximos anos. Graças a esta pesquisa, eles logo poderiam assumir uma segunda vida.
