监测世界各地的地震活动是重要的任务，但这需要设备架设在现场测量，若在大海中央就会变得困难。加州大学伯克利分校的新研究可把现有海底光缆变成地震仪网络，进而为地球构造运动提供前所未有的宏观视野。
地震学家几乎所有的数据都来自陆地仪器，这意味着我们对地震活动的了解仅限于地球表面的三分之一。我们甚至不知道所有断层在哪里，因为没有对海床进行彻底研究或长期监测。
“我们对海底地震学有着巨大的需求，”首席作者Nathaniel Lindsey在伯克利的新闻发布会指出：“任何架设在海中的仪器，即使离岸50公里，都非常有用。”
当然，没有这样做的原因是很难安置、维护并取得水底长期地震作业所需的精密仪器。但如果已经有现成的仪器在现场等着我们使用，又会是什么情况呢？这就是Lindsey和同事研究海底光缆时追求的想法。
将20公里长电缆分成1万段，以便侦测每段表面的轻微移动
这些光缆进行长距离数据传输，有时当作互联网骨干，有时是私有网络的一部分，但都有共同点，就是都用光传输数据。如果电缆移动或改变方向，光就会散射和扭曲。
仔细观察这种“背向散射”（backscatter）现象，就能准确看到电缆弯曲的位置和程度，有时弯曲程度只有几纳米而已。这意味着研究人员可经由电缆观察，以极高的精准度找出地震活动的来源。
这种技术称为分布式声波传感（Distributed Acoustic Sensing，DAS），本质上是把电缆当作成千上万个独立动作传感器。团队测试的20公里长电缆（下图粉红色），是属于蒙特雷湾水族馆研究机构（Monterey Bay Aquarium Research Institute，MBARI）的水下数据基础设施，分成约1万段，以便侦测到每段附着表面的最轻微移动。
（Source：伯克利加州大学）
“这确实是地震学的尖端研究，这是第一次有人通过离岸光缆来观察这些类型的海洋信号或将断层结构描绘成像，”伯克利国家实验室Jonathan Ajo-Franklin表示。
将MBARI机构的电缆连接到DAS系统之后，团队收集了大量可验证的信息，例如：距离内陆数英里处3.4级地震造成的移动，已知但未搭建的海湾断层图，以及暗示地震活动的水运动模式。
Lindsey说，最棒的是，你甚至不需要在整条电缆附加设备或中继器。“你只要走到现场，把仪器连接到光纤的末端便搞定。”他表示。
当然，大多数主要海底电缆并不是只有一个大暴露端供随机研究人员连接。而且这项技术用来测量背向散射的信号，可能会干扰到其他信号，当然，目前还在进行相关测试工作，如果可能，也可以预防干扰。
如果成功，更大的主动式电缆可充当研究仪器使用，并帮助阐明地震学家对海床活动与特征的盲点。
（首图来源：Unsplash）