Más de 1,2 millones de kilómetros de cables de fibra óptica atraviesan el planeta transportando llamadas telefónicas, señales de Internet y datos en todo el mundo. Pero este verano, los investigadores publicaron los sonidos espeluznantes de las ballenas azules y de aleta detectados por un cable de fibra óptica en la costa oeste de Svalbard, por primera vez.

Ahora los investigadores quieren escuchar a escondidas a una bestia aún más grande: la Tierra misma.

dijo Martin Landru, profesor de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU), Departamento de Sistemas Electrónicos y Director Centro de Pronóstico Geofísico.

«Este podría ser un observatorio global innovador para las ciencias oceánicas y de la Tierra», dijo. Landrø fue el autor principal de un artículo sobre cómo podría funcionar un sistema de este tipo, publicado en Informes de naturaleza científica.

Ligeros cambios en el diámetro de las fibras capilares.

Los cables de fibra óptica no son algo nuevo. Probablemente lleven información que su computadora está descifrando para que pueda leer este artículo.

Sin embargo, lo que ha cambiado son las herramientas que se pueden utilizar para extraer información de estas redes. La herramienta en cuestión tiene un nombre de detective algo alarmante.

El interrogador se puede conectar a una red de cable de fibra óptica para enviar un pulso de luz a través del cable. Cada vez que una onda de sonido o una onda real golpea el cable submarino, las fibras se doblan ligeramente.

«Y podemos medir la extensión relativa de las fibras con mucha precisión», dijo Landru. «Esta tecnología existe desde hace mucho tiempo. Pero ha dado un gran paso adelante en los últimos cinco años. Así que ahora podemos usarla para monitorear y medir señales acústicas en distancias de hasta 100 a 200 kilómetros. Así que esto es lo nuevo».

El equipo de Landrø, incluidos los investigadores De Sikt, la Agencia Noruega de Servicios Compartidos en Educación e InvestigaciónY Alcatel Submarine Networks Noruega, ASLos investigadores utilizaron un cable de fibra óptica de 120 kilómetros entre Longyearbyen, el asentamiento más grande de Svalbard, y Ny-lesund, un sitio de investigación en la costa suroeste de la isla más grande del archipiélago. Supervisaron el cable durante 44 días en 2020, grabando más de 800 sonidos de ballenas. Podrías Lea acerca de esos resultados aquí.

«El cable de fibra entre Longyearbyen y Ny-Ålesund, que se produjo en 2015 después de 5 años de planificación y trabajo previos, y financiado principalmente por nuestro ministerio, estaba destinado a servir a la comunidad de investigación y la estación geodésica en Ny-Ålesund», dijo. Olaf Schilderup, Director de Network R&E, National Sikt Corporation, en Un artículo anterior sobre el proyecto de Monitoreo. Schjelderup también fue coautor del nuevo artículo.

«El Experimento de Detección y Monitoreo de Ballenas del DAS demuestra un uso completamente nuevo de este tipo de infraestructura de fibra óptica, lo que resulta en una ciencia excelente y única», dijo.

La tecnología es buena, pero el alcance sigue siendo una limitación. La esperanza es que mejore a medida que mejore la tecnología, dijo Landru.

«Aunque los investigadores actuales aún no pueden detectar más allá de los repetidores que normalmente se usan en los cables largos de fibra óptica, la tecnología se está desarrollando muy rápidamente y esperamos poder superar estas limitaciones pronto», dijo Landru.

Barcos, terremotos y un extraño patrón de olas.

En el proceso de detectar las llamadas de las ballenas, los investigadores también pudieron detectar barcos que pasaban por encima o cerca del cable, una serie de terremotos y un extraño patrón de olas que finalmente se dieron cuenta de que eran causados ​​por tormentas distantes.

Landru dijo que las mediciones fueron lo suficientemente precisas como para poder correlacionarlas con cada evento específico que sucedió, incluido un gran terremoto en Alaska.

«Vimos mucho tráfico de barcos, por supuesto, y muchos terremotos, el mayor de los cuales fue en Alaska», dijo. «Fue grande: lo vimos en todos los canales (en el cable) cada 120 km. También vimos que podíamos detectar tormentas distantes».

Un ejemplo de cómo el sistema es capaz de detectar barcos participantes es el Norbjørn, un barco de carga general que fue atrapado atravesando un cable de fibra óptica a unos 86,5 km de Longyearbyen. Los investigadores pudieron estimar la velocidad del barco a partir de su trayectoria a través del cable, y luego pudieron verificarla con un Sistema de Identificación Automática de Buques (AIS) un sendero.

Importante publicación de 1963

Los investigadores estaban inicialmente desconcertados por la serie de docenas de ondas que detectaron durante el período de observación. Cada evento de ola duró entre 50 y 100 horas, ya que la frecuencia de las olas aumentó monótonamente durante todo el evento. Pero finalmente se dieron cuenta de que las señales misteriosas eran marejadas enviadas por tormentas lejanas.

«Estas son olas oceánicas físicas que viajan sobre la superficie del mar», dijo Landru.

Las ondas de menor frecuencia viajan más rápido, seguidas de ondas de mayor frecuencia que llegan 6 días después. Es un patrón que se reconoció en 1963, cuando era oceanógrafo. Walter Munk publicó un artículo Describe cómo los científicos pueden averiguar de dónde vienen las olas generadas por las tormentas, midiendo la pendiente del patrón de frecuencia-tiempo de las olas y haciendo algunos cálculos.

Usando estos cálculos, el equipo de Landru localizó la tormenta tropical Eduardo, que estaba a 4.100 kilómetros de Svalbard en el Golfo de México. También localizaron una gran tormenta frente a Brasil, a 13.000 kilómetros del cable de Svalbard.

Más información sobre terremotos

Los geólogos ya cuentan con una red de sensores que los ayudan a monitorear y medir terremotos, llamada Sismógrafos. Landru dijo que estas herramientas son sensibles y brindan una gran cantidad de información detallada.

Sin embargo, los sismógrafos son muy costosos y no están tan ampliamente distribuidos como la red de cable de fibra óptica del mundo.

El único inconveniente de una red de fibra óptica es que tiene una relación señal-ruido más baja. Esto significa que hay mucho ruido de fondo y la señal del terremoto no es clara ni fuerte contra el ruido de fondo.

Pero la ventaja de una red de fibra es que ya está extendida y en su lugar, lo que significa que puede proporcionar información adicional a los sismómetros existentes. La idea no sería reemplazar el sistema existente, sino complementarlo.

«La pregunta entonces es, ¿qué podemos aprender de un método que tiene una relación señal-ruido más baja, pero tiene una mejor cobertura espacial? ¿Cómo podemos usar esta información adicional, aunque sea de menor calidad, para aprender más sobre el terremoto y sus características?”, dijo Landru.

Supervise los oleoductos en busca de posibles sabotajes

También está la cuestión de si las redes de fibra óptica existentes podrían usarse para monitorear tuberías submarinas, algo especialmente importante dada la explosión a fines de septiembre que dañó las tuberías Nord Stream 1 y 2.

¿Podemos usar esta tecnología de fibra óptica para monitorear y proteger la infraestructura en el fondo del mar? Esta es una pregunta importante.

El desafío con las tuberías es que hacen ruido a medida que el gas fluye a través de la tubería.

«Con el ruido de fondo, tenemos que caracterizar el contraste natural. Entonces, si tienes algo que se acerque a esa tubería, ¿cuál es el umbral? ¿Cuándo actúas, qué puedes detectar? Y no lo sabemos», dijo. Entonces, el plan es hacer pruebas personalizadas para este propósito».

En última instancia, la idea podría ser el monitoreo en tiempo real de las tuberías para garantizar que sean seguras. Los investigadores ya tienen un verdadero flujo de datos de audio de la red de fibra de Svalbard.

Referencia: Landrø, M., Bouffaut, L., Kriesell, HJ et al. Detección de ballenas, tormentas, barcos y terremotos utilizando un cable de fibra óptica del Ártico. representante de ciencias 1219226 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-23606-x