Onde sismiche generate da un terremoto di magnitudo 1,9 situato a nord di Fréjus (Var), registrato lungo il cavo in fibra ottica lungo 41 km schierato sul fondo del mare al largo di Tolone. Nella registrazione a destra, ogni linea corrisponde ad un punto di misura posto lungo il cavo, dalla costa (in alto) al mare aperto (in basso). (I 41 km di cavo equivalgono a oltre 6000 sensori). La differenza nell'orario di arrivo delle onde nei vari punti di misurazione viene utilizzata per individuare la posizione del terremoto. Credito:Diane Rivet
Gli scienziati hanno dimostrato per la prima volta che è possibile rilevare la propagazione delle onde sismiche sul fondo del mare utilizzando cavi di telecomunicazione sottomarini. Secondo le loro osservazioni, questa infrastruttura esistente potrebbe essere utilizzata per rilevare i terremoti, così come le onde e il rumore subacqueo. I risultati sono pubblicati sulla rivista Comunicazioni sulla natura il 18 dicembre, 2019, dai ricercatori del CNRS, OCA, IRD e Université Côte d'Azur lavorano insieme nel laboratorio Géoazur, in collaborazione con la società Fébus Optics e il Centre de Physique des Particules de Marseille (CNRS/Aix-Marseille Université).
Il fondo dell'oceano è attraversato da 1,2 milioni di chilometri di cavi per telecomunicazioni (tre volte la distanza dalla Terra alla Luna). Composto da fibre ottiche, facilitano gran parte della nostra comunicazione telefonica, SMS e posta elettronica. E potrebbero presto assumere un nuovo ruolo, quello di rilevare onde acustiche e sismiche.
Qui, gli scienziati hanno utilizzato un cavo lungo 41 km dispiegato al largo della costa di Tolone, nel sud della Francia, per recuperare i dati dai sensori dell'osservatorio sottomarino MEUST-NUMerEnv a una profondità di 2500 m. Il metodo che hanno sviluppato sfrutta le piccole impurità nelle fibre ottiche, che rimandano parte della luce che trasportano al trasmettitore. Allungando o contraendo la fibra, il passaggio di un'onda sismica o acustica altera la distanza tra queste impurità, e quindi il segnale retrodiffuso, di una piccola quantità. Ancora, avevano bisogno di dimostrare che queste differenze erano rilevabili poiché, nei cavi sottomarini, le fibre ottiche sono circondate da più strati isolanti.
Iniettando impulsi di luce in una fibra ottica e analizzando il segnale retrodiffuso, il team ha convertito i 41 km di fibra ottica in più di 6000 sensori sismici. In ciascuno dei punti di misura è stato rilevato un terremoto di magnitudo 1,9 verificatosi durante la prova con una sensibilità prossima a quella di una stazione sismica costiera, anche se si trovava a più di 100 km dal cavo (Figura 1).
Animazione che mostra l'effetto del moto ondoso registrato lungo i primi otto chilometri di fibra ottica. Credito:Diane Rivet
Ma non è tutto:i punti di misurazione sono anche sensibili alle onde che viaggiano attraverso l'oceano, come quelli prodotti dal moto ondoso. Gli autori hanno registrato l'impatto delle onde sul fondo marino vicino alla costa, così come il loro effetto sulla pianura abissale, dove generano "rumore sismico di fondo". I sensori hanno permesso di osservare per la prima volta come queste piccolissime vibrazioni, che interagiscono costantemente con l'interno della Terra, sono prodotti, permettendo ai geofisici di sondare la sua struttura.
I ricercatori ritengono che un cavo per telecomunicazioni, un po' come una serie di microfoni, potrebbe allo stesso modo rilevare il rumore subacqueo prodotto da navi e cetacei.
Di fronte alla sfida logistica e finanziaria di schierare la strumentazione sul fondo del mare, i cavi delle telecomunicazioni potrebbero fornire un modo per migliorare la nostra comprensione di questa terra incognita che copre due terzi della superficie terrestre, e affrontare una vasta gamma di questioni scientifiche e sociali, come terremoti, Erosione delle coste, interazione tra la vita, gli oceani e la Terra solida, eccetera.
Un certo numero di cavi attualmente in esercizio verrà gradualmente eliminato dagli operatori di telecomunicazioni nei prossimi anni. Grazie a questa ricerca, potrebbero presto assumere una seconda vita.
