Quanto mais ferramentas os cientistas tiverem à disposição para detectar e estudar terremotos, maiores serão as chances de sobrevivência quando um fenômeno desses ameaçar uma área povoada. E acontece que os milhares de quilômetros de cabos de telecomunicações submarinos usados ​​para conectar o mundo também podem servir como um sistema surpreendentemente eficaz de detecção de terremotos.

Os pesquisadores empregaram 20 quilômetros (rosa) de um cabo de fibra óptica submarino de 51 quilômetros, normalmente usado para se comunicar com um nó científico exterior (MARS, Monterey Accelerated Research System), como uma matriz sísmica para estudar as zonas de falhas geológicas sob a baía de Monterey. Durante o teste de quatro dias, os cientistas detectaram um terremoto de magnitude 3,5 a 45 quilômetros de distância em Gilroy e mapearam zonas de falhas anteriormente desconhecidas (círculo amarelo). Ilustração: Nate Lindsey, UC Berkeley

A descoberta foi detalhada em um artigo publicado na semana passada na revista Science, com contribuições de instalações e laboratórios de pesquisa, incluindo a Universidade da Califórnia, em Berkeley, o Lawrence Berkeley National Laboratory, o Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) e a Rice University.

Embora os cabos de fibra óptica atravessem os oceanos e conectem quase todos os continentes, permitindo que a rodovia de informações viaje pela Terra, os pesquisadores concentraram seus esforços nos primeiros 20 quilômetros de um cabo que se estende por 51 quilômetros da costa de Moss Landing, na Califórnia até o observatório Monterey Ocean Bottom Broadband (MOBB) e o Monterey Accelerated Research System (MARS).

Para transformar o cabo em um sismômetro altamente sensível, a equipe de pesquisa usou uma técnica conhecida como Sensoriamento Acústico Distribuído, no qual pulsos de luz laser são enviados pelo cabo. Movimentos sutis das áreas ao redor do cabo, seja na água pelas correntes oceânicas, tempestades na superfície ou movimentos do fundo do oceano devido à atividade sísmica, fazem com que o cabo se estique, o que cria tensões nos elementos de fibra ótica no interior do cabo que podem ser detectadas e medidas pelo quanto da luz do laser é refletida de volta ao emissor e seu tempo. 

Usando a interferometria, esse retrodispersor permite que as medições de movimento sejam feitas aproximadamente a cada dois metros ao longo do comprimento do cabo, o que, neste caso, cria o equivalente a 10.000 sensores de movimento virtuais ao longo dos 20 quilômetros usados ​​para este experimento, segundo os pesquisadores.

Os cabos submarinos foram o próximo passo para experimentos semelhantes conduzidos pelo Lawrence Berkeley National Lab e pela Universidade da Califórnia, Berkeley, em terras que tiraram vantagem de milhões de quilômetros de “fibras ópticas escuras” não utilizadas, que produziram resultados promissores. Ao longo de quatro dias, os pesquisadores usaram o cabo no fundo da baía de Monterey para detectar não apenas um terremoto de magnitude 3,4 que ocorreu perto de Gilroy, Califórnia, a cerca de 45 quilômetros de distância, mas também foram capazes de mapear com precisão e identificar zonas de falhas geológicas anteriormente desconhecidas que faziam parte do sistema de San Gregorio.

Ser capaz de aproveitar essa infraestrutura submarina existente é uma proposta animadora, pois o custo da instalação de centenas de milhões de sensores sísmicos nos oceanos do mundo seria astronômico e, em última análise, proibitivo, apesar das informações importantes que poderiam ser obtidas em relação a quando e onde os terremotos podem acontecer.

Essa abordagem simplesmente exige que os pesquisadores conectem seus instrumentos a uma extremidade de um cabo e façam suas leituras – mas esse também é o maior problema. O cabo de fibra óptica testado na Baía de Monterey estava recebendo sua manutenção anual e, portanto, não estava sendo usado para transmitir dados.

Para convencer as empresas e governos do mundo que possuem, operam e mantêm esses cabos submarinos a usá-los como instrumentos científicos, os pesquisadores primeiro precisam encontrar uma maneira de conduzir seus experimentos de pulso a laser enquanto os pacotes de dados ainda estão sendo enviados ao redor do mundo sem causar nenhuma interferência.

Desligar temporariamente os cabos submarinos não é uma opção. E para ser mais eficaz, o monitoramento sísmico precisa ocorrer continuamente durante todo o ano, e não apenas quatro dias por ano durante a manutenção regular. Mas já estão em andamento experimentos para demonstrar que esses cabos não precisam ser completamente desconectados para obter informações valiosas sobre uma de nossas ameaças mais misteriosas e imprevisíveis.