p Um novo estudo de um pesquisador da Universidade de Michigan e colegas em três instituições demonstra o potencial de uso de redes existentes de fibras ópticas enterradas como um observatório barato para monitorar e estudar terremotos. p O estudo fornece novas evidências de que as mesmas fibras ópticas que fornecem internet de alta velocidade e vídeo HD para nossas casas podem um dia funcionar como sensores sísmicos.

p "Os cabos de fibra óptica são a espinha dorsal das telecomunicações modernas, e demonstramos que podemos transformar as redes existentes em extensas matrizes sísmicas para avaliar os movimentos do solo durante terremotos, "disse o sismólogo U-M Zack Spica, primeiro autor de um artigo publicado online em 12 de fevereiro na revista JGR Solid Earth .

p O estudo foi conduzido usando uma matriz de protótipo na Universidade de Stanford, onde Spica foi um pós-doutorado por vários anos antes de ingressar recentemente no corpo docente da U-M como professor assistente no Departamento de Ciências da Terra e Ambientais. Os co-autores incluem pesquisadores de Stanford, do México e da Virgínia.

p "Esta é a primeira vez que a sismologia de fibra óptica foi usada para derivar uma medida padrão das propriedades do subsolo que é usada por engenheiros de terremotos para prever a gravidade do tremor, "disse o geofísico Greg Beroza, um co-autor no artigo e o professor Wayne Loel na Escola da Terra de Stanford, Energia e Ciências Ambientais.

p Para transformar um cabo de fibra óptica em um sensor sísmico, os pesquisadores conectam um instrumento chamado interrogador a laser a uma extremidade do cabo. Ele dispara pulsos de luz laser pela fibra. A luz é refletida de volta quando encontra impurezas ao longo da fibra, criando um "sinal de retroespalhamento" que é analisado por um dispositivo chamado interferômetro.

p Mudanças no sinal de retroespalhamento podem revelar como a fibra se estica ou se comprime em resposta a distúrbios de passagem, incluindo ondas sísmicas de terremotos. A técnica é chamada de sensoriamento acústico distribuído, ou DAS, e tem sido usado por anos para monitorar a saúde de dutos e poços na indústria de petróleo e gás.

p O novo estudo em JGR Solid Earth estende o trabalho anterior com o loop de teste de Stanford de 3 milhas, produzindo mapas de alta resolução da subsuperfície rasa, que os cientistas podem usar para ver quais áreas sofrerão a agitação mais forte em futuros terremotos, Disse Beroza.

p Além disso, o estudo demonstra que as fibras ópticas podem ser usadas para detectar ondas sísmicas e obter modelos de velocidade e frequências de ressonância do solo - dois parâmetros essenciais para a previsão do movimento do solo e avaliação do risco sísmico. Spica e seus colegas dizem que seus resultados estão de acordo com uma pesquisa independente que usou técnicas tradicionais, validando assim a metodologia da sismologia de fibra óptica.

p Esta abordagem parece ter grande potencial para uso em grandes, cidades ameaçadas de terremoto, como São Francisco, Los Angeles, Tóquio e Cidade do México, onde milhares de quilômetros de cabos ópticos estão enterrados sob a superfície.

p "O que é ótimo em usar fibra para isso é que as cidades já a têm como parte de sua infraestrutura, então tudo o que temos que fazer é acessá-lo, "Disse Beroza.

p Muitos desses centros urbanos são construídos sobre sedimentos moles que amplificam e estendem a agitação do terremoto. A geologia próxima à superfície pode variar consideravelmente de bairro para bairro, destacando a necessidade de detalhes, informações específicas do site.

p No entanto, obter esse tipo de informação pode ser um desafio com as técnicas tradicionais, que envolvem a implantação de grandes matrizes de sismômetros - milhares desses instrumentos na área de Los Angeles, por exemplo.

p “Em áreas urbanas, é muito difícil encontrar um local para instalar estações sísmicas porque o asfalto está em toda parte, "Spica disse." Além disso, muitas dessas terras são privadas e não acessíveis, e você nem sempre pode deixar uma estação sísmica sozinha devido ao risco de roubo.

p "A fibra óptica pode um dia marcar o fim de experimentos tão caros e em grande escala. Os cabos estão enterrados sob o asfalto e cruzam toda a cidade, sem nenhuma das desvantagens das estações sísmicas de superfície. "

p A técnica provavelmente seria bastante barata, também, Spica disse. Tipicamente, cabos de fibra óptica comerciais contêm fibras não utilizadas que podem ser alugadas para outros fins, incluindo sismologia.

p Para o momento, sismômetros tradicionais fornecem melhor desempenho do que sistemas de protótipo que usam sensor de fibra óptica. Também, sismômetros detectam movimentos de solo em três direções, enquanto as fibras ópticas detectam apenas ao longo da direção da fibra.

p O array de fibra ótica de Stanford de 3 milhas e a aquisição de dados foram possíveis graças a um esforço coletivo dos serviços de TI de Stanford, Stanford Geophysics, e OptaSense Ltd. O apoio financeiro foi fornecido pelo Stanford Exploration Project, o Departamento de Energia dos EUA e a bolsa Schlumberger.

p A próxima fase do projeto envolve uma série de testes muito maior. Um loop de 27 milhas foi formado recentemente ligando fibras ópticas no campus histórico de Stanford com fibras em vários outros locais próximos.

p Os outros autores do JGR Solid Earth papel são Biondo Biondi de Stanford, Mathieu Perton da Universidad Nacional Autónoma de México e Eileen Martin da Virginia Tech.