كيف يكتشف أحد كبلات Google الضخمة تحت سطح البحر الزلازل

كشفت دراسة جديدة أن شبكة الكابلات البحرية التي تنقل البيانات حول العالم يمكن أن تُستخدم يومًا ما لتتبع الزلازل وأمواج تسونامي. خلال تشغيل اختباري العام الماضي ، تمكن أحد كابلات الألياف الضوئية من Google من التقاط الزلازل القريبة بنجاح من خلال اكتشاف التشوهات في نبضات الضوء المرسلة على طول الكابل. إنه نهج جديد لفكرة عمل عليها الباحثون على مدار السنوات العديدة الماضية.

هل يمكننا إيجاد طريقة أقل تكلفة لتغطية المحيط بأجهزة استشعار جيوفيزيائية؟ هناك بالفعل هذه البنية التحتية لكابلات الاتصالات السلكية واللاسلكية هناك. يقول Zhongwen Zhan ، الأستاذ المساعد في الجيوفيزياء في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والمؤلف الرئيسي للبحث الذي نُشر اليوم في الجريدة الرسمية ، إذا كان بإمكانك تحويلها إلى أجهزة استشعار ، فهذا رائع – وهذا ما نفعله الآن مجلة علم.

علاوة على مهمتهم الرئيسية المتمثلة في إرسال البيانات إلى جميع أنحاء العالم ، يمكن لهذه الكابلات يومًا ما إرسال تحذيرات مبكرة إلى الناس على الشاطئ عندما يشق تسونامي طريقهم. يمكنهم أيضًا إعطاء علماء الزلازل والجيوفيزيائيين نظرة فاحصة على الزلازل التي تحدث تحت الماء. نظرًا لأن جميع أجهزة الاستشعار المستخدمة حاليًا للكشف عن الزلازل موجودة على الأرض ، يمكن لهذه الكابلات أن تملأ فجوات هائلة في قدرة العلماء على مراقبة النشاط الزلزالي. لا يتطلب النهج الجديد حتى تثبيت أي معدات جديدة على الشبكة الحالية لأكثر من مليون كيلومتر من كابلات الألياف الضوئية التي تقطع قاع البحر.

يستفيد النهج الجديد مما تم تصميم الكابلات بالفعل من أجله. عندما يرسل جهاز إرسال في أحد طرفي الكبل إشارة ضوئية لنقل البيانات ، يتم توجيه موجات الضوء في اتجاه معين. إذا وقع زلزال ، فقد يهز الكابل أو ينحني أو يلف – وهذا يغير اتجاه موجات الضوء. في الطرف الآخر من الكابل ، تلاحظ Google التشوهات وتصححها. الآن ، تريد مشاركة بياناتها ، وتغييرات لما يسمى “حالة استقطاب” الضوء ، مع علماء الزلازل مثل Zhan حتى يتمكنوا من دراسة الزلازل التي تسببت في التشوهات.

بين ديسمبر 2019 وسبتمبر 2020 ، وثق فريق البحث الخاص بـ Zhan ما يقرب من 20 زلزالًا متوسطًا إلى كبير باستخدام كابل كوري بطول 10500 كيلومتر ، والذي يمتد من لوس أنجلوس ، كاليفورنيا إلى فالبارايسو ، تشيلي. كان الكابل أيضًا قادرًا على التقاط الانتفاخات في المحيط بسبب العواصف. يشير ذلك إلى أنه يمكن أيضًا استخدام هذه التقنية لاكتشاف موجات المد ، التي يمكن أن تسببها الزلازل.

قد تنقذ القدرة على رؤية أمواج تسونامي وهي لا تزال بعيدة عن الشاطئ الأرواح. بالإضافة إلى رؤية المحيط بشكل أفضل من العدد القليل من المستشعرات الموجودة المصممة خصيصًا للبحث عن موجات المد ، يمكن لكابلات الألياف الضوئية أيضًا إرسال تحذيرات إلى الشاطئ بشكل أسرع – ربما في غضون أجزاء من الثانية ، وفقًا لـ Google.

كتبت Google في رسالة: “إننا نشعر بالتواضع والمتحمسين لإمكانية التعاون مع مجتمعات البحث البصري وتحت سطح البحر والزلزال لاستخدام جميع البنية الأساسية للكابلات لدينا لتحقيق فوائد مجتمعية أكبر” مقالات في يوليو الماضي ، بعد وقت قصير من وصول الشركة إلى Zhan لمواصلة تطوير النهج الجديد للاستشعار الزلزالي في قاع البحر.

يقول زان: “نأمل أن يمنح هذا النهج الجديد الأشخاص حقًا فرصة أفضل لمتابعة تلك الأحداث في وقت مبكر ، بحيث يكون لدى الناس المزيد من الوقت للرد”.

في 2018، نُشر بحث مشابه أظهر أن كابلات قاع البحر لديها القدرة على اكتشاف الزلازل وأمواج تسونامي – لكن هذا النهج جاء مع بعض القيود. يلزم تزويد الكابلات بمعدات متخصصة لإطلاق الليزر أسفل الكبل. وبالمقارنة ، فإن هذا النهج الجديد يوفر المال لأنه لا يتطلب أي بنية تحتية جديدة. كانت هناك أيضًا مخاوف من أن إضافة معدات إلى الكابلات يمكن أن تفتح الباب أمام الانتهاكات الأمنية ، مما يسمح للأطراف السيئة بالوصول إلى البيانات المرسلة عبر الشبكة. يقول زان إن هذه ليست مشكلة في النهج الجديد ؛ لا يستطيع العلماء رؤية معلومات حول المحتوى المرسل عند دراسة استقطاب الضوء.

يقول زان: “إنها طريقة آمنة تمامًا للاستفادة من البنى التحتية الموجودة مسبقًا لفعل شيء مفيد للمجتمع والعلوم”.