“Vòng cáp liên lạc dưới nước có thể đóng vai trò làm máy giám sát địa chấn – bảo vệ vòng cáp”

Chúng ta nói nhiều về thông tin liên lạc qua vệ tinh và đám mây, nhưng hầu hết thông tin liên lạc vẫn dựa vào cáp dưới nước. Trên thực tế, hơn 95% dữ liệu và chuyển giao quốc tế hiện được định tuyến thông qua cáp ngầm. Những dây cáp này không được miễn nhiễm — chúng có thể bị hư hại do động đất và sóng thần. Bây giờ, các nhà nghiên cứu có thể có một cách mới để theo dõi thiệt hại này.

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học trái đất đã phát hiện ra một cách mới và khác thường để theo dõi hoạt động địa chấn: thông qua chính các dây cáp. Điều này được thực hiện với cáp viễn thông trên đất liền và các nghiên cứu từ vài năm trước thậm chí còn cho rằng nó có thể được thực hiện với cáp dưới nước.

Phát hiện và giám sát hoạt động địa chấn là điều cần thiết để đánh giá rủi ro đối với cư dân và hiểu cấu trúc bên trong của Trái đất. Trên thực tế, hầu hết những gì chúng ta biết về bề mặt sâu bên dưới bề mặt hành tinh đều đến từ sóng địa chấn. Nhưng vì bề mặt Trái đất có hơn 70% là nước và hầu hết các máy đo địa chấn đều ở trên đất liền nên việc theo dõi hoạt động địa chấn trên biển sẽ khó khăn hơn nhiều vì bạn có một khoảng cách lớn nếu không có cảm biến.

Trước đây, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng nếu một sợi cáp dưới nước đủ dài, thì phần cuối có thể đóng vai trò là máy đo địa chấn để khoanh vùng các trận động đất. Trong một nghiên cứu mới, nó còn tiến xa hơn nữa.

Họ đã sử dụng một phương tiện điều khiển từ xa để triển khai một dây cáp dài 6 km ở độ sâu 2.100 mét dưới mực nước biển ở Sicily, trong một khu vực nổi tiếng về hoạt động địa chất – đặc biệt là các đứt gãy địa chất. Cáp này sau đó được kết nối với một sợi cáp quang dài hơn 29 km. Cáp quang này hoạt động tốt.

Cáp quang hoạt động bằng cách sử dụng ánh sáng để truyền thông tin trên một khoảng cách dài. Nó bao gồm các sợi thủy tinh hoặc nhựa mỏng được gọi là sợi quang. Mỗi sợi có đường kính bằng một sợi tóc người và nhiều sợi được nối với nhau và được sử dụng để truyền thông tin. Bằng cách sử dụng thiết bị chuyên dụng phân tích nhiễu, các nhà nghiên cứu có thể xác định các đường truyền phân tán, không hoàn hảo, làm nổi bật các khu vực mà cáp bị biến dạng theo một cách nào đó.

Cách tiếp cận này cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi sức khỏe của cáp trong thời gian gần như thực. Để kiểm tra điều này, họ đã triển khai 79 bao cát, mỗi bao nặng 25 kg, ở khoảng cách 120 mét dọc theo dây cáp. Điều này kéo dài chiều dài tổng thể của cáp lên đến 4 cm. Công nghệ này có thể phát hiện những biến dạng này, đây là tin tốt không chỉ đối với động đất mà còn đối với các mối đe dọa khác đối với dây cáp.

Cáp dưới nước thường được bảo vệ bằng vật liệu chịu tác động của dòng chảy mạnh hoặc dòng chảy đục, và những biến dạng này rất khó phát hiện. Thông thường, việc giám sát và phát hiện những lỗi này rất phức tạp và tốn kém, nhưng sử dụng công nghệ này có nghĩa là có thể xác định ngay các dây cáp dễ bị hư hỏng để sửa chữa. Bằng cách xác định và giải quyết kịp thời các lỗi cáp, chúng tôi có thể giảm thiểu sự gián đoạn và duy trì tính toàn vẹn của các kết nối của chúng tôi trên khắp thế giới.

Các ứng dụng tiềm năng của công nghệ này có thể mở rộng ra ngoài việc theo dõi tình trạng của cáp dưới nước. Mặc dù nhóm nghiên cứu không tập trung vào vấn đề này, nhưng chính sợi cáp quang này cũng có thể đóng vai trò là một mạng lưới địa chấn toàn cầu rộng lớn, giúp phát hiện và khoanh vùng các trận động đất dưới đáy biển. Đây có thể là yếu tố thay đổi cuộc chơi đối với sự hiểu biết của chúng ta về hoạt động địa chấn dưới đáy đại dương của Trái đất và có thể cải thiện đáng kể khả năng dự đoán và chuẩn bị ứng phó với thiên tai của chúng ta.

Tạp chí Tham khảo: Marc-André Gutscher và cộng sự, Phát hiện các biến dạng bằng cáp quang dưới đáy biển ngoài khơi Núi Etna, Nam Ý, Thư Khoa học Trái đất và Hành tinh (2023). DOI: 10.1016/j.epsl.2023.118230