California’nın Monterey Körfezi’ndeki bir sahil barakasında çalışan Nate Lindsey, okyanus tabanındaki uzun bir fiber optik kablodan aşağıya bir kızılötesi lazer sinyali gönderdi. 10 yıldır orada bulunan kilometrelerce uzunluktaki kablo deniz tabanındaki bilimsel aletlere veri aktarıyordu, ancak UC Berkeley’deki bir yer bilimci olan Lindsey yeni bir şeyler denemekteydi. Lindsey ve ekibi, kabloyu her zaman kullanılan algılayıcılarından çıkardılar; böylece okyanus tabanındaki titreşimleri algılamak için fiberin kendisini kullanabildiler.
Işığın şeffaf fiberden nasıl ışıdığını ve sıçradığını izleyen Lindsey ve ekibi, kabloların gömülü olduğu yerin dokusunu ve topografyasını tanımlayabiliyorlardı. Science dergisinde belirttikleri gibi, bu yöntem onları Monterey sahil şeridinde 8 kilometre uzunluğunda yeni bir sualtı fayı bulmaya yönlendirdi. Bu teknik, telekom şirketlerinin zaten okyanuslar arasında gömülü olan, ancak aktif olarak kullanılmayan sözde karanlık fiberlerini kullanarak, eşi görülmemiş okyanus tabanlarının alanlarını izlemeye ve karakterize etmeye yardımcı olabilir.
Karadaki depremleri ve volkanik faaliyeti algılamak için fiber kullanan GFZ Alman Yerbilimleri Araştırma Merkezi’nden yer bilimci Philippe Jousset, “Bildiğim kadarıyla bu tekniğin sular altında kullanıldığı ilk örnek bu.” diyor ve ekliyor: “Ve bununla daha önce bilmediğimiz olayları gözlemleyebilirler.”
Dağıtılmış akustik algılama adı verilen bu teknik, yeryüzündeki bilim insanlarının okyanus tabanını tipik olarak izleme tekniklerinden keskin bir şekilde ayrılıyor. Her biri yaklaşık 100 bin dolara mal olan geleneksel sualtı sismometreleri yalnızca tek bir yerdeki titreşimleri algılar. Lindsey, 19 kilometrelik bir fiber optik kablonun 10.000 geleneksel cihaz kapasitesinde hizmet ettiğini söylüyor. Dolayısıyla mevcut ve kullanılmayan fiber ağların kullanılması, okyanus tabanını haritalamak için pratik bir strateji olabilir. Jousset, karadaki sismik etkinliği ölçmek için fiber kablolarını kullanmak üzere İzlandalı ve İtalyan telekom şirketleri ile işbirliği yaptı bile.
Monterey Körfezi’ndeki fayı bulmak için, Lindsey’in takımı 2018’de dört gün boyunca veri iletiminde kullanılan aynı yöntemle ışık sinyalleri yolladı. Işığın çoğu, saç inceliğinde bir cam parçası boyunca düz olarak hareket eder. Ancak hiçbir fiber mükemmel şekilde saydam olmadığından, küçük miktarlarda ışık her zaman dağılır ve kıyıdan geri yansır. Kıyı şeridinde, Lindsey bu yansıyan ışığı tespit edebildi. Fiberin bir kısmını çevreleyen toprak herhangi bir şekilde – belki de bir depremle – gerilir veya sıkıştırılırsa yansıtılan ışığın karakteri değişir. Sinyalin gönderilmesi, kusurların sekmesi ve sahile geri dönmesi süreçlerinin ne kadar sürdüğünü hesaplayarak, Lindsey bozukluğun yaşandığı yeri bulabildi.
Dört günlük deneylerinde 48 kilometre ötede küçük bir deprem oldu. Titreşimler fiberin yakınlarında yeryüzünü sarstı ve Lindsey’in ekibi sismik dalgaların bölgeden nasıl geçtiğini haritaladı. Analizler, okyanus tabanında beklenmedik bir çatlak olduğunu ortaya çıkardı: yeni bir fay.
Yeni fayları haritalama konusunda fiber kablolar, bilim insanlarının okyanuslar hakkındaki bilgisinde çok önemli bir boşluğu doldurabilir. Dünyadaki deprem sensörlerinin sadece yüzde 20’sinden azı, dünya yüzeyinin yüzde 70’ini oluşturan okyanuslarda bulunuyor. Daha ayrıntılı haritalar, bilim adamlarının depremler ve tsunamiler hakkında daha doğru tahminler yapmalarına yardımcı olabilir. Jousset, “Küçük fayların tespit edilmesi bize daha büyük faylar ve olası tehlikelerin nerede olabileceği hakkında daha fazla bilgi veriyor.” diyor.
Öne çıkan zorluklardan biri, fiber sensörlerinin büyük miktarda veri üretmesi. Lindsey’in ekibi bu deneyde 4 terabayt veri topladı ve tüm okyanusa ölçeklendirmek, toplanamaz miktarda veri üretecek. Jousset, bazı araştırmacıların verileri makine öğrenimiyle sıkıştırmanın yöntemlerini araştırmaya başladığını söylüyor.
Yine de Lindsey, teknolojinin gelecek on yılda dünya çapında bir fayda sağlayabilecek kadar olgun olduğunu düşünüyor. Telekom kablolarının hali hazırda gömülü olduğu Tayvan, Hindistan ve batı ABD kıyılarındaki yerleri işaret ederek “Bunun çok iyi bir izleme aracı olabileceği tehlikesi yüksek alanlar var.” diyor. Siz Netflix izlerken bu fiber kablolar depremleri izleyebilir.