Un equipo internacional de científicos de la Universidad de Alcalá y el Instituto Tecnológico de California (Caltech) acaba de publicar en la revista ‘Nature Communications’, el estudio ‘Detección distribuida de microseismos y teleseismos empleando fibra oscura submarina’, un trabajo que recoge los resultados de las pruebas que han llevado a cabo en el fondo del Mar del Norte. En ellas, han utilizado cables de comunicaciones de fibra óptica instalados a modo de una red sísmica gigante, con el fin de rastrear terremotos lejanos y olas oceánicas.
El proyecto fue, en parte, una prueba de concepto de una nueva tecnología desarrollada por la Universidad de Alcalá para la medida de eventos sísmicos. Los océanos cubren dos tercios de la superficie terrestre, pero colocar sismómetros permanentes bajo el mar es prohibitivamente caro. El grupo de la UAH ha desarrollado un nuevo sensor multipunto de eventos sísmicos empleando solamente cables de fibra óptica convencionales de comunicaciones, que son cada vez más comunes en el fondo del mar. Basta con conectar un equipo en el extremo de tierra de estos cables, y esta tecnología permite transformarlo en una potente matriz de sensores sísmicos. Aunque desarrollaron estos sensores fundamentalmente para aplicaciones energéticas, ahora han adaptado con éxito la tecnología a la sismología.
‘Los cables de comunicaciones de fibra óptica son cada vez más comunes en el fondo del mar. En lugar de colocar un dispositivo completamente nuevo, podemos aprovechar parte de esta fibra y comenzar a observar la sismicidad submarina de inmediato. Esto reduce los costes en órdenes de magnitud’, declaró Ethan Williams, sismólogo de Caltech y primer autor del estudio.
Los sensores desarrollados por la UAH disparan un haz de luz por un cable de fibra óptica. Las pequeñas imperfecciones en el cable reflejan cantidades minúsculas de luz, permitiendo localizarlas como ‘puntos de referencia’. A medida que la onda sísmica deforma mínimamente el cable de fibra (en torno a 1 nanometro por cada metro de cable), los puntos de referencia cambian de lugar, alterando muy ligeramente el tiempo de vuelo de las ondas de luz reflejadas por los puntos de referencia. La técnica desarrollada por la UAH permite medir de forma muy precisa esas deformaciones, presentando el récord de sensibilidad entre los sistemas de este tipo desarrollados hasta la fecha. Esto permite a los científicos rastrear la progresión de las ondas sísmicas con gran resolución.
‘La tecnología de sensado acústico distribuido en el fondo marino es una nueva frontera de la geofísica que puede proporcionar órdenes de magnitud más datos sísmicos submarinos y una nueva comprensión del interior de la Tierra profunda y las principales fallas’, según explica Zhongwen Zhan, profesor de geofísica en Caltech y coautor del estudio.
Debido a la gran sensibilidad de la técnica, las fibras instaladas en el Mar del Norte pudieron rastrear pequeños ruidos sísmicos no relacionados con terremotos (o microsismos) y encontró evidencias que respaldan una teoría de formación de estos microsismos de hace más de 60 años. En 1950, el matemático y oceanógrafo Michael Selwyn Longuet-Higgins teorizó que la interacción no lineal de las olas oceánicas podría ejercer una presión suficiente en el fondo del mar para generar las llamadas ondas Scholte, un tipo de onda sísmica que ocurre en la interfaz de un líquido y sólido. Al rastrear las olas oceánicas y los microsismos correspondientes, las fibras ópticas del Mar del Norte revelaron que los microsismos podrían ser el resultado de este tipo de estas interacciones de las olas oceánicas. Por otro lado, la red de fibra pudo detectar y registrar un terremoto de magnitud 8,2 ocurrido en Fiji (a más de 10.000 km de la red). Esto demostró claramente la capacidad de la tecnología de completar la información que falta en la red sísmica global, particularmente en las zonas submarinas donde prácticamente no hay estaciones sísmicas permanentes.
Este estudio ha sido financiado por fondos de Caltech, el Jet Propulsion Lab (que Caltech gestiona para la NASA), la National Science Foundation de Estados Unidos, el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España; y el Programa Horizonte 2020 de la Unión Europea.
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