12月3日消息，研究人員一直在探索使用海底光纜觀察地震。最近發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)新研究表明，這項(xiàng)技術(shù)已被用于在加利福尼亞海岸外發(fā)現(xiàn)一個(gè)以前不為人知的新斷層群。

海底光纜，顧名思義就是埋在海底的光纖線纜，利用光在光導(dǎo)纖維中的傳播特性來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。而它就是保證全球各大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)之間能夠互聯(lián)互通的主動(dòng)脈。

目前，全世界超過(guò)90%的跨國(guó)數(shù)據(jù)傳輸，都由海底光纜承擔(dān)。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球的海底光纜總長(zhǎng)達(dá)90萬(wàn)公里，可繞地球22圈。

來(lái)自加利福尼亞大學(xué)、勞倫斯·伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、蒙特利灣水族館研究所和萊斯大學(xué)的科學(xué)家對(duì)一條20公里長(zhǎng)的海底光纜進(jìn)行了四天的研究，并記錄了一條來(lái)自加利福尼亞州海岸蒙特雷灣的構(gòu)造斷裂帶的3.4級(jí)地震。

據(jù)悉，這是該種技術(shù)首次被應(yīng)用于監(jiān)測(cè)海底地震。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，光纜中的任何干擾或運(yùn)動(dòng)都會(huì)使光纖技術(shù)中用于傳輸數(shù)據(jù)的光信號(hào)分散并使信號(hào)失真。通過(guò)一種稱為“分布式聲學(xué)傳感”（DAS）的技術(shù)觀察到這種“反向散射”現(xiàn)象，將長(zhǎng)20公里的電纜變成了一個(gè)由1萬(wàn)個(gè)運(yùn)動(dòng)傳感器組成的海底設(shè)備，它們可以以皮米級(jí)的精度檢測(cè)地震活動(dòng)。

DAS技術(shù)與監(jiān)測(cè)海底的方式大相徑庭。通常情況下，地球科學(xué)家使用傳統(tǒng)的水下地震儀進(jìn)行海底監(jiān)測(cè)，但這種儀器每臺(tái)價(jià)值高達(dá)10萬(wàn)美元，而且只能探測(cè)到單一地點(diǎn)的震動(dòng)。如果想大面積進(jìn)行探測(cè)，成本則非常高昂。

相比之下，12英里長(zhǎng)的光纖電纜就相當(dāng)于1萬(wàn)個(gè)傳統(tǒng)水下地震儀。因此，利用現(xiàn)有的、未使用的光纖網(wǎng)絡(luò)可能是繪制海底地圖的一種實(shí)用策略。

研究人員還補(bǔ)充道：通過(guò)測(cè)繪新的斷層，光纜可以填補(bǔ)科學(xué)家在海洋知識(shí)方面急需的空白。世界上只有不到20%的地震傳感器被應(yīng)用在海洋中，然而海洋占地球表面積的70%。更詳細(xì)的地圖將幫助科學(xué)家對(duì)地震和海嘯做出更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。

海底地震是地下巖石突然斷裂而發(fā)生的急劇運(yùn)動(dòng)。巖石圈板塊沿邊界的相對(duì)運(yùn)動(dòng)和相互作用是導(dǎo)致海底地震的主要原因。而海嘯是由海底地震、火山爆發(fā)、海底滑坡或氣象變化產(chǎn)生的破壞性海浪，海嘯的波速高達(dá)每小時(shí)700——800千米，在幾小時(shí)內(nèi)就能橫過(guò)大洋，給人類帶來(lái)巨大的災(zāi)害。

如果能通過(guò)海底光纜監(jiān)測(cè)這些災(zāi)難，還能第一時(shí)間將消息告知用海底光纜上網(wǎng)的人，那么將對(duì)人類大有裨益。

但是在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)方面還面臨一個(gè)突出的挑戰(zhàn)--數(shù)據(jù)處理。在這次試驗(yàn)中，研究人員一共收集了4兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)，但如果將這項(xiàng)技術(shù)擴(kuò)展到整個(gè)海洋，將會(huì)產(chǎn)生難以承受的數(shù)據(jù)量。因此，研究人員已經(jīng)開(kāi)始研究用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)壓縮數(shù)據(jù)。

關(guān)于地震儀

地震儀是一種監(jiān)視地震的發(fā)生，記錄地震相關(guān)參數(shù)的儀器。我國(guó)東漢時(shí)代的科學(xué)家張衡，在公元132年就制成了世界上最早的“地震儀”——地動(dòng)儀。