La llegada de la fibra óptica representó una revolución en el sector de las telecomunicaciones, por medio del cual ha sido más conocida, sin embargo, este filamento tiene aplicaciones en campos muy variados que hasta incluyen las joyas, árboles de Navidad, veladores y decoración en general.
Ahora con una nueva investigación publicada recientemente en la revista Science parece haberse corroborado un nuevo caso de uso para la fibra óptica: funcionar como estaciones sísmicas dentro del océano.
Durante un experimento de cuatro días realizado en la Bahía de Monterey los investigadores de la Universidad de California, Berkeley, el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), el Instituto de Investigación del Acuario de Monterey Bay (MBARI) y la Universidad de Rice lograron registrar un terremoto de magnitud 3.5 y dispersión sísmica desde zonas de fallas submarinas.
“Este es realmente un estudio sobre la frontera de la sismología, la primera vez que alguien usa cables de fibra óptica en alta mar para observar este tipo de señales oceanográficas o para obtener imágenes de estructuras de fallas”, dijo Jonathan Ajo-Franklin, profesor de geofísica en la Universidad de Rice en Houston y un científico de la facultad visitante en el laboratorio de Berkeley. “Uno de los espacios en blanco en la red sismográfica mundial es en los océanos”.
Fibra óptica que funciona como estación sísmica
El experimento requirió la colaboración de Craig Dawe de Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI), un centro privado de investigación oceanográfica sin fines de lucro, y propietaria de la fibra óptica por cable. Dicho cable se extiende unos 52 kilómetros desde la costa hasta la primera estación sísmica colocada en el fondo del Océano Pacífico.
Para estas pruebas, se colocó un cable permanente al nodo del Sistema Acelerado de Investigación de Monterey (MARS) de 2009, del cual se usaron 20 kilómetros en el momento en que estaban fuera de línea para mantenimiento anual en marzo de 2018.
Los investigadores aplicaron una técnica basada en detección acústica distribuida para lo cual se requirió un dispositivo fotónico que envía pulsos cortos de luz láser por el cable y detecta la retrodispersión creada por la tensión en el cable causada por el estiramiento.
Aplicando la interferometría, pudieron medir la dispersión posterior cada 2 metros demostrando así que un cable de 20 kilómetros de fibra óptica puede convertirse en 10,000 sensores de movimiento individuales.
Logrado esto, los investigadores se han planteado la meta de utilizar las densas redes de fibra óptica en todo el mundo, cubriendo incluso más de 10 millones de kilómetros en total, tanto en tierra como debajo del mar. De esta forma, podrían detectar los movimientos de la Tierra y monitorear terremotos en aquellas regiones desprovistos de estaciones sísmicas de alto nivel como las que se ubican en parte de California y la costa del Pacífico.
“Existe una gran necesidad de sismología del fondo marino. Cualquier instrumentación que salga al océano, incluso si es solo durante los primeros 50 kilómetros de la costa, será muy útil”, dijo Nate Lindsey, un estudiante graduado de UC Berkeley y autor principal de esta investigación.
Ventajas de la fibra óptica
Ajo-Franklin destaca el hecho de que la red sísmica actual está dotada de instrumentos de muy alta precisión, pero no tan abundantes como deberían, por lo que gran parte del territorio de interés está desprovista. Sin embargo, este método “le da acceso a una matriz mucho más densa”.
“La belleza de la sismología de fibra óptica es que puede usar los cables de telecomunicaciones existentes sin tener que colocar 10,000 sismómetros”, agregó Lindsey. “Simplemente sales al sitio y conectas el instrumento al extremo de la fibra”.
Pero además de ello, destacan que estos “sistemas son sensibles a los cambios de nanómetros a cientos de picómetros por cada metro de longitud”, por lo que pueden detectar variedad de movimientos y proporcionar mayor información.
Sin embargo, para poder aplicar su modelo de cables de fibra óptica por todo el mundo aún deben demostrar que pueden responder a los pulsos láser a través de un canal sin interferir con otros canales de fibra óptica que transportan información diferente. Aún queda un largo camino de estudio por recorrer, pero esta alternativa parece muy prometedora.
Referencia:
Illuminating seafloor faults and ocean dynamics with dark fiber distributed acoustic sensing. https://science.sciencemag.org/content/366/6469/1103