カリフォルニア工科大学の研究者らは、光ファイバーケーブルは地震を検知、測定できると述べている

Jul 24, 2023

すでにカリフォルニア全土に敷設されている数千マイルの光ファイバーケーブルは、地震の研究を揺るがす可能性がある。

カリフォルニア工科大学の新しい研究では、通信ファイバーの一部を使用してマグニチュード 6 の地震を感知および測定し、地震に関するより鮮明な詳細を抽出するためにアセンブリを再利用しました。

カリフォルニア工科大学の物理学教授、Zhongwen Zhan氏は、インターネットやテレビに使われているのと同じ光ファイバーネットワークが、DAS（分散型音響センシング）と呼ばれる方法で間に合わせの地震計の高密度ネットワークとして機能する可能性があると述べた。

「地震活動をより広範囲に測定できれば、地震の研究方法に革命を起こし、より多くの事前警告を提供できるようになります」とザン氏は述べた。 「地震を予測することはできませんが、分散型音響センシングは、地球がどのように破壊するかの基礎となる詳細をより深く理解することにつながるでしょう。」

火曜日に「ネイチャー」に掲載されたこの新しい研究は、2021年にマグニチュード6のアンテロープバレー地震が発生した際に、シエラネバダ東部の光ファイバーケーブルを伝播する光の痕跡を調査した。

研究者らは、ケーブルの一部が1万台の地震計のように機能し、揺れの詳細な特徴を明らかにすることができたと述べた。 たとえば、2021 年の地震は、従来の地震観測網では検出できなかった 4 つの小さなサブイベントまたは破壊、つまりミニ地震の連続で構成されていたことが示されました。

「光ファイバーケーブルを一連の地震計として使用すると、長い間仮説が立てられてきたが、画像化することが困難だった地震物理学の側面が明らかになります」とザン氏は述べた。

日常的に裏庭の望遠鏡を使用し、それを木星で訓練することを想像してみてください、と彼は付け加えた。 惑星は見えますが、衛星やその詳細は見えません。

「非常に強力な望遠鏡を使えば、惑星や月の表面を細部まで見ることができます。 私たちのテクノロジーは地震に対する強力な望遠鏡のようなものです」とザン氏は語った。

ザン氏のチームは、研究のためにパサデナ市の光ファイバーネットワークを利用するためにパサデナ市からアクセスを得た。 彼らは、ケーブルの一方の端にレーザーエミッターを使用して、ケーブルのコアを構成する長くて薄いガラスのストランドを通して光線を発射しました。 ガラスの小さな欠陥が光を光源に反射し、そこで記録されます。 それぞれの欠陥は、ケーブルに沿って追跡可能なウェイポイントまたは停止場所を生成します。

地震が発生すると、地面を伝わる地震波によってケーブルが揺れ、中間地点への光の移動時間、および中間地点からの光の移動時間が変化します。 科学者たちは、これらの欠陥から収集した情報を使用して、地震波の動きを観察しました。

Zhan のほかに、カリフォルニア工科大学の研究者には筆頭著者 Jiaxuan Li が含まれています。 ナディア・ラプスタ、カリフォルニア工科大学機械工学および地球物理学教授。 大学院生のテアホ・キム氏と科学者のエットーレ・ビオンディ氏。 国立科学財団が研究費用を支払いました。

モーニングレポートやその他の電子メールニュースレターを受け取る