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Jul 07, 2023

Los láseres de monitoreo sísmico pueden ser el futuro para proteger los cables de comunicaciones globales

Artículo del 13 de junio de 2023 Este artículo ha sido revisado de acuerdo con el proceso editorial y las políticas de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la calidad del contenido.

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por Hannah Bird, Phys.org

Las profundidades de los océanos albergan un complejo ecosistema de organismos marinos, pero también una vasta red de cables que se extienden por todo el mundo y ayudan a las comunicaciones. Los terremotos y tsunamis pueden dañar potencialmente estos importantes cables. La superficie de la Tierra está compuesta por más del 70% de agua, lo que crea un desafío para los científicos que monitorean esta actividad sísmica.

Sin embargo, los propios cables ofrecen una nueva técnica potencial para monitorear la actividad sísmica utilizando luz láser. Un estudio reciente realizado por investigadores de Geo-Ocean y sus colaboradores, publicado en Earth and Planetary Science Letters, ha utilizado tecnología láser, denominada reflectometría óptica en el dominio del tiempo (BOTDR) de Brillouin, para monitorear la salud estructural de estos cables casi en tiempo real. Normalmente, esta técnica se ha utilizado para monitorear grandes proyectos de ingeniería, como presas y puentes. La aplicación de esta tecnología en un entorno submarino significa que los cables altamente susceptibles a sufrir daños se pueden identificar rápidamente para su reparación.

Los científicos utilizaron un vehículo operado a distancia para desplegar un cable de 6 kilómetros de largo para medir la tensión a 2.100 metros bajo la superficie del mar. Estaba conectado a un enorme cable de fibra óptica de 29 kilómetros de largo para medir la actividad sísmica frente a la costa de Catania, Sicilia. Esto implicó disparar un láser (que comprende cientos de miles de pulsos durante dos horas) a través de un extremo del cable de fibra óptica y detectar los puntos en los que la luz dispersaba las imperfecciones, resaltando las áreas donde el cable estaba deformado de alguna manera.

Durante 21 meses, a partir de octubre de 2020, descubrieron que el cable experimentó un aumento promedio en la longitud de 2,5 cm, lo que fue atribuible a la deformación causada por la tensión donde el cable cruza la falla de Alfeo Norte en el fondo marino. Esta área es propensa a fallas de rumbo (donde dos placas tectónicas se deslizan entre sí), aunque la sección de estudio experimentó la subducción de una placa estrecha debajo del Mar Jónico en el noreste de Sicilia, y resultó en una tensión que alcanzó los 500 m en ambas direcciones desde el punto de cruce de la falla.

Otras pruebas desplegaron 79 sacos de arena, con un peso de 25 kg cada uno, a intervalos de 120 metros a lo largo del cable, lo que resultó en una extensión cuando el cable se hundió en los sedimentos blandos debajo y se estiró hasta 4 cm. Es importante destacar que este estiramiento no se limitó solo al área donde se dejaron caer los sacos de arena, sino que en realidad afectó el doble de la duración de los intervalos. Este es un hallazgo importante, ya que el entierro de cables de comunicaciones debajo de una carga pesada, como la causada por bloques en movimiento o sedimentos que se desploman durante el movimiento de la falla, fuertes corrientes de fondo o flujos de turbidez (una mezcla de agua y sedimento que fluye rápidamente cuesta abajo a velocidades de hasta 20 metros por segundo), podría tener impactos significativos en la capacidad de los cables de comunicaciones para soportar dicha tensión y mantener su integridad.

A pesar de esto, hay noticias positivas, ya que las propiedades elásticas del cable significan que parte de la tensión se disipa con el tiempo; por lo tanto, el cable tiene cierto potencial para "corregir" el daño y, por lo tanto, es menos probable que se rompa por completo.

El área de Italia en el estudio ha experimentado terremotos devastadores en el pasado, como el evento de 1693 que resultó en 12.000 muertes solo en Catania, o el terremoto más reciente de 1908 donde hasta 82.000 personas perdieron trágicamente la vida en el área conocida como el Arco de Calabria, del que forma parte Catania. El novedoso uso de la tecnología láser puede significar que la actividad sísmica podría identificarse antes de un terremoto y dar tiempo para planificar estrategias que podrían mitigar los daños a la vida, la infraestructura y nuestras comunicaciones.

Más información: Marc-André Gutscher et al, Detección de tensión con un cable de fibra óptica en el fondo marino frente a la costa del Monte Etna, sur de Italia, Earth and Planetary Science Letters (2023). DOI: 10.1016/j.epsl.2023.118230

Información de la revista:Cartas sobre ciencias planetarias y de la Tierra

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