Biến cáp quang biển thành… máy đo địa chấn

Giám sát các hoạt động địa chấn trên toàn thế giới là một nhiệm vụ quan trọng, nhưng đòi hỏi phải có các thiết bị đo ở khắp nơi để ghi nhận và nạp dữ liệu. Tuy nhiên, đã có một phương pháp tối ưu điều này.
 
capquang

Sẽ rất ngạc nhiên nếu bạn biết rằng giờ đây các nhà khoa học đã có thể biến hệ thống cáp quang hiện có dưới biển thành một mạng lưới đo địa chấn, tạo ra một bản đồ đo đạc địa chấn với mật độ lớn chưa từng có nhằm ghi nhận các chuyển động kiến tạo ở bề mặt của trái đất.
Từ trước tới nay, các nhà địa chấn học chủ yếu nhận dữ liệu truyền lại từ các thiết bị đo ở trên đất liền, nghĩa là các hoạt động đo đạc chúng ta đang bị giới hạn ở một phần ba bề mặt hành tinh. Nhà nghiên cứu đứng đầu dự án này là Nathaniel Lindsey cho biết, nhu cầu đo địa chấn dưới đáy biển là rất lớn, bất kỳ công cụ nào của bạn ở ngoài đại dương - ngay cả khi chỉ cách xa bờ 50 km, cũng đều trở nên hữu ích với các hoạt động này.
Dĩ nhiên, lý do mà hiện các thiết bị đo địa chấn chủ yếu đặt ở đất liền là do việc lắp đặt, bảo trì và truy cập các công cụ đo chính xác cho lĩnh vực này ở dưới nước trong các hoạt động lâu dài sẽ rất khó khăn. Nhưng điều gì xảy ra nếu các công cụ này đã tồn tại sẵn ở ngoài kia và chỉ chờ chúng ta tận dụng chúng? Đó là ý tưởng mà Lindsey và các đồng nghiệp đang theo đuổi nhằm biến mạng lưới cáp quang biển trở thành hệ thống đo địa chấn “có một không hai”.
Hiện các cáp quang này mang dữ liệu vượt qua các khoảng cách địa lý rất xa, một số trong đó là một phần xương sống của hệ thống internet trên toàn thế giới. Nhưng điểm chung của chúng là đều có thể sử dụng ánh sáng để vận hành - cáp quang sử dụng tính vẹn toàn và tốc độ của ánh sáng để truyền dữ liệu. Các luồng sáng này sẽ bị tán xạ hoặc biến dạng nếu sợi cáp bị dịch chuyển hoặc đổi hướng ở phạm vi nhất định.
Theo TechCrunch, bằng cách theo dõi cẩn thận hiện tượng biến dạng này và truy ngược chúng, người ta có thể lần ra chính xác nơi cáp bị uốn cong và mức độ uốn cong của nó, dù đó chỉ là một vài nanomet. Điều đó có nghĩa là các nhà nghiên cứu có thể quan sát một dây cáp để nhận ra các hoạt động địa chấn ở mức độ chính xác phi thường. Kỹ thuật này được gọi là Cảm biến âm thanh phân tán, và về cơ bản nó xử lý sợi cáp như là hàng ngàn cảm biến chuyển động riêng lẻ.
Sợi cáp mà ngóm nghiên cứu thử nghiệm có độ dài 20 km trong cơ sở hạ tâng dữ liệu xuyên biển của Viện Nghiên cứu thủy sinh vịnh Monterey (Mỹ), nó được chia thành khoảng 10.000 phân đoạn để có thể phát hiện các chuyển động ở mức độ nhỏ nhất của bề mặt mà chúng được gắn vào (lòng biển). Tất nhiên, hầu hết các dây cáp dưới biển lớn không chỉ dành cho nghiên cứu địa chấn và các tín hiệu sử dụng công nghệ để đo tán xạ ngược cũng có thể gây nhiễu cho đường đi của dữ liệu, dù các nghiên cứu song song đang tìm các kiểm soát hiệu ứng này.
Nhưng nếu thành công, các hệ thống cáp quang biển ở quy mô lớn hơn có thể được các nhà nghiên cứu hướng tới áp dụng, qua đó xóa dần điểm mù mà các hoạt động địa chấn hiện nay đang gặp phải: Đáy đại dương. Hiện công trình nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học Science.
 
Theo Hữu Thắng
Thanh niên