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復(fù)雜的地球海底之下，不僅蘊含著豐富的海洋生物資源，同時也悄然構(gòu)建起了一張橫跨全球的電纜通信巨型網(wǎng)絡(luò)。不過，地震和海嘯有可能會對這些重要的電纜造成無形的破壞。目前，地球表面70％以上都是水——這無疑給監(jiān)測地震活動的科學(xué)家?guī)砹颂魬?zhàn)。

然而，電纜本身提供了一種利用激光監(jiān)測地震活動的潛在新技術(shù)。最近，Geo－Ocean的研究人員及其合作者就在《地球與行星科學(xué)快報》上發(fā)表了一項研究，他們使用了一種名為布里淵光學(xué)時域反射儀（BOTDR）的激光技術(shù)，能夠近乎實時地監(jiān)測和診斷這些電纜結(jié)構(gòu)的“健康狀況”。

通常而言，這種技術(shù)會被用于監(jiān)測大型工程項目，如水壩和橋梁。而在海底環(huán)境中實施這項技術(shù)，對非常容易受損的電纜而言，意味著終于有了一種可以及時識別并進行維修的新型“診斷”方案。

科學(xué)家們使用遠程操作的部署了一根6公里長的電纜來測量海平面以下2100米的應(yīng)變。為了測量西西里島卡塔尼亞海岸的地震活動，它被連接在一個巨大的29公里長的光纖電纜上。這包括發(fā)射激光（在兩小時內(nèi)由數(shù)十萬個脈沖組成）穿過光纖電纜的一端，并檢測光從缺陷處散射的點，突出顯示了電纜以某種方式變形的區(qū)域。

從2020年10月開始的21個月里，他們發(fā)現(xiàn)電纜的長度平均增加了2．5厘米，這是由于電纜穿過海底North Alfeo Fault斷層張力引起的變形。

該地區(qū)容易發(fā)生走滑斷層（兩個構(gòu)造板塊交錯滑動移位），盡管研究剖面經(jīng)歷了西西里島東北部愛奧尼亞海下方一個狹窄板塊的俯沖作用，并導(dǎo)致從穿過斷層的點開始，兩個方向的應(yīng)變達到500米。

在進一步的測試中，上述科學(xué)團隊沿著電纜每隔120米放置了79個沙袋，每個重25公斤，當(dāng)電纜沉入下面的軟沉積物時，沙袋被拉伸了4厘米。重要的是，這種拉伸不僅局限于沙袋投放的區(qū)域，而且實際上影響了兩倍的間隔長度。這是一個重要的發(fā)現(xiàn)，因為通信電纜埋在重物下，例如由于斷層運動期間移動的塊體或沉積物滑坡，強烈的底流或渾濁流（水－沉積物混合物以每秒20米的速度快速流下斜坡），會嚴(yán)重影響通信電纜的承受這種張力和保持其完整性的能力。

盡管如此，也有積極的一面——因為電纜的彈性特性意味著一些應(yīng)變隨著時間的推移而消散；因此，電纜有一定的潛力來“糾正”損壞，因此不太可能完全斷裂。

研究中的意大利地區(qū)過去曾經(jīng)歷過毀滅性的地震：比如1693年的地震，僅在卡塔尼亞就造成1．2萬人死亡；時間上更近的1908年地震（在卡塔尼亞所在的卡拉布里亞弧線地區(qū)），多達8．2萬人不幸喪生。激光技術(shù)的新用途，可能意味著可以在地震發(fā)生之前識別地震活動，從而有時間制定策略，來減輕對生命、基礎(chǔ)設(shè)施和通信的損害。