A hatalmas területű óceánfenéken ritkák a szeizmikus megfigyelőállomások. Emiatt a kutatók gyakran nem is tudják észlelni a szökőárt okozó földrengések első jeleit, sem azokat a szeizmikus hullámokat, amelyek röntgensugarakként hatolnak be a Föld mélyébe, és információkat hordoznak a köpeny és a mag szerkezetéről. De a mélységben megtalálható egy másik technológia: az internetes adatokat továbbító optikai kábelek.
Az elmúlt években a kutatók megpróbálták ezeket a kábeleket felhasználni az óceánfenéken elhelyezett szeizmográfok kiegészítésére, az optikai szálakon átfutó fény változásait elemezve. A Nokia Bell Labs kutatói által vezetett csapat pedig nemrégiben továbbfejlesztette ezt a technikát, így a Hawaiit Kaliforniával összekötő 4400 kilométer hosszú távközlési kábelt gyakorlatilag 44 ezer szeizmikus állomásként használják, mintha 100 méterenként helyeztek volna el szenzorokat.
Az Amerikai Geofizikai Egyesület éves találkozóján is bemutatott áttörés új korszakot nyithat a bolygó belsejének tanulmányozásában, valamint a tengerfenék és a fölötte lévő óceán megfigyelésében. „Ez az a megoldás, amelyre mindannyian vártunk” – mondja Vala Hjörleifsdóttir, a Reykjaviki Egyetem geofizikusa, aki együttműködött a korai adatok feldolgozásában. Az év eleji tesztelés során a csendes-óceáni kábel mind a július végén a Kamcsatka-félszigetet sújtó 8,8-as erősségű földrengés jeleit, mind pedig a tengerfenéken halványan megmutatkozó, az óceánt átszelő szökőár gyenge jeleit is érzékelte. „Számos eseményt láttunk” – mondja Mikael Mazur, a Bell Labs optikai mérnöke.
Az új technika Giuseppe Marra brit metrológus által kifejlesztett módszereken alapul, aki pár éve elején kidolgozott egy módszert, amellyel a lézerimpulzusok és az internetes forgalom egymás mellett létezhetnek. A módszer egy DAS nevű száloptikai technikán nyugszik, amelyet a szakértők a szárazföldön használnak vulkánok és gleccserek morajlásának észlelésére. Amikor a fény végigfut az üvegszálakon, véletlenszerűen visszaverődik annak hibáiról. Amikor egy akusztikai vagy nyomáshullám – legyen az a bálnák éneke vagy egy földrengés – áthalad a szálon, az megnyúlik és összenyomja a defektusokat, ami fáziseltolódást okoz a kiindulási ponthoz visszaverődő fényben. Ezen eltolódások mérése a szálakat sűrű feszültségmérő-hálózatokká alakíthatja.
Eddig minden rendben is lenne, de a tengerfenéki kábeleket körülbelül 75 kilométerenként jelismétlők szakítják meg. Az ismétlők erősítik a fényt az óceánon átívelő hosszú útján, de tompítják a szál mentén visszaverődő fényt. Mazur csapata rájött, hogy ezek a jelismétlők nem feltétlenül jelentenek akadályt. Az egyes kábelekben található szálkötegek a többsávos autópályákhoz hasonlítanak: a fény egyes szálakon kifelé halad, másokon pedig visszatér. A kutatók ráébredtek, hogy a rendszer lehetővé teszi, hogy az egyes szakaszok hibás visszaverődéseit „visszaküldjék” a visszatérő szálakon, így a jelismétlők lényegében ezeket a jeleket is erősítik. Kimutatták, hogy néhány kifinomult eljárással még a kábel legtávolabbi szakaszaiból is vissza tudják nyerni a visszaverődéseket, így egy rendkívül sűrű óceáni szeizmográf-hálózathoz jutottak.
A dolog szépsége, hogy az adatokra áhítozó szakértőknek nincs is szükségük saját hálózatra, csak egy lézerre, amely a kereskedelmi kábelre kapcsolódik, és az internetes forgalomnál magasabb frekvenciákon működik. „Ennek a technológiának az előnye, hogy a régi kábelekkel is működik. Nem kell több száz millió dollárt költeni rá” – mondja Martin Karrenbach, a Seismics Unusual geológusa és a DAS fejlesztésének egyik fő közreműködője, egyben az eredményekről beszámoló tanulmány társszerzője.
Ettől persze még nem biztos, hogy a technológia bevezetése egyszerű lesz, mondják más szakértők. Például a katonaság tiltakozhat, mert az optikai szálas érzékelők képesek lehetnek érzékelni a tengeralattjárók forgalmát. A távközlési vállalatok biztonsági okokból habozhatnak elárulni a szakértőknek, hogy pontosan hol futnak a kábeleik. Ha pedig a kutatóknak titoktartási megállapodást kell aláírniuk, hogy megismerjék a kábelek helyét, mások nem fogják tudni könnyen reprodukálni az eredményeiket.
A régóta figyelmen kívül hagyott területek nagy felbontású megfigyelésének lehetősége ugyanakkor rendkívül vonzó lehetőség, mondja Verónica Rodríguez Tribaldos, a GFZ Helmholtz Geotudományi Központ geofizikusa. Az ilyen érzékelőkkel nyomon lehet követni a bálnákat, és figyelni az óceáni áramlatokat. Képet adhatnak az óceánban szétváló tektonikus lemezekről, vagy pontosíthatják, hogy az óceán forrópontjain emelkedő magmafelhők hogyan kapcsolódnak a köpeny aljához. Az érzékelők már készen állnak, mondja Hjörleifsdóttir: „Arra várnak, hogy megkérdezzük őket, mit látnak.”
