百檢網資訊：隆隆聲和潮汐在光纖中產生微小的、可檢測的干擾。世界上的電纜可以形成一個龐大的網絡，用于探測和海嘯。這些話在到達你的眼球之前可能已經通過海底電纜飛行。數十萬英里的光纖縱橫交錯穿過世界海洋，將電子郵件、Netflix節目和新聞文章作為光包穿梭。而且，從科學上講，男孩那盞燈有一個故事要講——與其說是關于陸地上發生的事情，不如說是關于在深處發生的事情。
　　上周在《科學》雜志上撰文，研究人員描述了他們如何使用一條3,600英里長的電纜在加拿大哈利法克斯和英國紹斯波特之間延伸來探測風暴、潮汐和。由于電纜位于海底，因此這種擾動會在光纖中產生微小但可測量的干擾，從而改變光穿過大西洋的速度。這些變化給出了或其他干擾位置的讀數。
　　這種技術——干涉傳感的一種形式——類似于另一種在研究人員中越來越流行的系統：分布式聲學傳感或DAS。在這里，科學家們通過地下(但未使用的)電信光纖電纜發射激光，并分析反彈回來的東西。如果汽車或人從頭頂經過并干擾電纜，則該振動會將一些光散射回其來源。測量散射光傳播所需的時間可以了解經過頭頂的物體的大小。研究人員還在意大利的一座活火山埃特納火山周圍鋪設了電纜，并使用DAS監測其隆隆聲。
　　這項新技術利用了海底電纜中的一種稱為中繼器的設備。(它看起來像線中的輕微凸起。)在下面的地圖中，它們用黃點表示。“通常每60到80公里，你就需要一個光學放大器，它本質上是接收入射光并將其放大，”英國國家物理實驗室的計量學家、新論文的主要作者GiuseppeMarra說。“所以它們通過下一個跨度傳播，然后有另一個放大器，你繼續像這樣到達另一邊。”
　　每個中繼器都會增強信號以確保它到達目的地而不會降級。因此，Marra和他的同事可以通過電纜發送他們自己的信號，并分析它到達每個中繼器時的樣子。與DAS不同，他們不是試圖解析將微量光反射回其源的擾動，而是解析到達中繼器的光的頻率。“在沒有擾動的情況下，我們得到穩定的信號：我們接收到的頻率與我們發送的頻率相同，”Marra說。但是如果有干擾，那個頻率就會改變。
　　因為沿著這條跨大西洋電纜——以及任何其他海底電纜——有如此多的中繼器，他們可以將其分成多個部分并監控每個部分的干擾。在左下角的圖表中，您可以看到24小時內愛爾蘭和英格蘭海岸之間的一段電纜沿線的擾動。(右邊的地圖顯示了電纜的位置。)注意每六個小時左右就會出現一次黃綠色的爆發。令人難以置信的是，這是兩個大陸之間的潮汐，它們像吉他弦一樣彈奏電纜。“當你漲潮時，你會朝一個方向流動，”馬拉說。“電纜被‘掃頻’，并產生這個信號。”
　　同樣，當颶風拉里在2021年夏天橫掃大西洋時，該團隊檢測到低頻信號，進一步掃過電纜。
　　下圖顯示了沿大西洋中部的三個跨度檢測到的。注意信號是如何在稍微不同的時間出現的。有了這些數據，研究人員可以對震源進行三角測量——秘魯的——他們用其他科學家收集的數據證實了這一點。如圖所示，波**擊中S5(距離秘魯*近的跨度)，然后是S4，*后是S3。
　　這種研究不需要對海底電纜進行任何修改，這意味著研究人員可以訪問世界各地的龐大的現成傳感器網絡，跨越海洋并沿著海岸線運行。有電纜的地方就有潛在的數據。“這真的很有趣，因為這樣你就可以詢問海底的任何纖維，覆蓋整個地球，”德國地球科學研究中心的地球科學家PhilippeJousset說，他沒有參與這項新研究。(他在埃特納火山上進行了DAS研究。)“對于全球學和了解地球結構以及監測大，這項技術非常棒。”
　　Marra認為這項技術可以進一步擴展。“這一切的重點是將水下基礎設施轉變為一個巨大的探測器，等等，”馬拉說。“它可能成為一個非常強大的工具來測試事物。”
　　一個想法是將其用于海嘯：如果未來的地球物理學家可以使用水下電纜實時探測，他們或許還能夠監測海嘯的壓力如何沿著海底光纖傳播并在數據中產生干擾。該信號的頻率將不同于或潮汐的頻率。
　　Jousset補充說，這將與DAS協同工作，而不是取代它。DAS非常敏感;反彈回來的光量是微乎其微的。所以它在較短的距離上獲得了非常好的分辨率，但它只適用于大約60英里——除此之外，信號變得太弱。使用海底電纜的新技術覆蓋的距離要遠得多。但兩者都可以用作預警工具：用于監測埃特納火山等火山的早期噴發跡象并加快疏散警報的DAS，以及用于檢測海嘯和引發海嘯的的長距離干涉感應。“所有這些技術將在了解地球和監測方面邁出一大步，”Jousset說。
　　如果這項技術足夠靈敏，可以監測洋流，Marra說，它甚至可以幫助氣候科學家研究洋流如何隨著地球變暖而變化：“科學家們正在談論墨西哥灣流正在放緩。如果是這樣的話，你可以想象對世界氣候的巨大影響。”