運用分散式聲波感測技術，科學家首度將海底光纜變成地震儀
監測世界各地的地震活動是重要的任務，但這需要設備架設在現場測量，若在大海中央就會變得困難。加州大學伯克利分校的新研究可把現有海底光纜變成地震儀網路，進而為地球構造運動提供前所未有的宏觀視野。
地震學家幾乎所有的數據都來自陸地儀器，這意味著我們對地震活動的了解僅限於地球表面的三分之一。我們甚至不知道所有斷層在哪裡，因為沒有對海床進行徹底研究或長期監測。
「我們對海底地震學有著巨大的需求，」首席作者Nathaniel Lindsey在伯克利的新聞發布會指出：「任何架設在海中的儀器，即使離岸50公里，都非常有用。」
當然，沒有這樣做的原因是很難安置、維護並取得水底長期地震作業所需的精密儀器。但如果已經有現成的儀器在現場等著我們使用，又會是什麼情況呢？這就是Lindsey和同事研究海底光纜時追求的想法。
將20公里長電纜分成1萬段，以便偵測每段表面的輕微移動
這些光纜進行長距離數據傳輸，有時當作互聯網骨幹，有時是私有網路的一部分，但都有共同點，就是都用光傳輸數據。如果電纜移動或改變方向，光就會散射和扭曲。
仔細觀察這種「背向散射」（backscatter）現象，就能準確看到電纜彎曲的位置和程度，有時彎曲程度只有幾納米而已。這意味著研究人員可經由電纜觀察，以極高的精準度找出地震活動的來源。
這種技術稱為分散式聲波感測（Distributed Acoustic Sensing，DAS），本質上是把電纜當作成千上萬個獨立動作感測器。團隊測試的20公里長電纜（下圖粉紅色），是屬於蒙特雷灣水族館研究機構（Monterey Bay Aquarium Research Institute，MBARI）的水下數據基礎設施，分成約1萬段，以便偵測到每段附著表面的最輕微移動。
（Source：伯克利加州大學）
「這確實是地震學的尖端研究，這是第一次有人通過離岸光纜來觀察這些類型的海洋信號或將斷層結構描繪成像，」伯克利國家實驗室Jonathan Ajo-Franklin表示。
將MBARI機構的電纜連接到DAS系統之後，團隊收集了大量可驗證的信息，例如：距離內陸數英里處3.4級地震造成的移動，已知但未搭建的海灣斷層圖，以及暗示地震活動的水運動模式。
Lindsey說，最棒的是，你甚至不需要在整條電纜附加設備或中繼器。「你只要走到現場，把儀器連接到光纖的末端便搞定。」他表示。
當然，大多數主要海底電纜並不是只有一個大暴露端供隨機研究人員連接。而且這項技術用來測量背向散射的信號，可能會干擾到其他信號，當然，目前還在進行相關測試工作，如果可能，也可以預防干擾。
如果成功，更大的主動式電纜可充當研究儀器使用，並幫助闡明地震學家對海床活動與特徵的盲點。
（首圖來源：Unsplash）
