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Jul 07, 2023

地震監視レーザーは地球規模の通信ケーブルを保護する未来になるかもしれない

2023 年 6 月 13 日の特集 この記事は、Science X の編集プロセスとポリシーに従ってレビューされました。 編集者は、コンテンツの内容を保証しながら、次の属性を強調しました。

2023年6月13日の特集

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ハンナ・バード著、Phys.org

深海には海洋生物の複雑な生態系が存在するだけでなく、通信を支援する世界中に張り巡らされた広大なケーブルネットワークも存在します。 地震や津波により、これらの重要なケーブルが損傷する可能性があります。 地球の表面は 70% 以上が水であり、このことがこの地震活動を監視する科学者にとって課題となっています。

ただし、ケーブル自体は、レーザー光を使用して地震活動を監視するための潜在的な新しい技術を提供します。 Earth and Planetary Science Letters で報告された Geo-Ocean の研究者とその共同研究者による最近の研究では、ブリルアン光時間領域反射測定法 (BOTDR) と呼ばれるレーザー技術を使用して、これらのケーブルの構造的健全性をほぼリアルタイムで監視しています。 通常、この技術はダムや橋などの大規模なエンジニアリング プロジェクトを監視するために使用されています。 この技術を海底環境に適用すると、損傷を受けやすいケーブルを即座に特定して修理できるようになります。

科学者らは遠隔操作の車両を使用して長さ6kmのケーブルを展開し、海面下2,100メートルのひずみを測定した。 シチリア島カターニア沖の地震活動を測定するために、長さ 29 km の巨大な光ファイバー ケーブルに接続されました。 これには、光ファイバー ケーブルの一端を通してレーザー (2 時間で数十万のパルスを含む) を発射し、不完全な部分から光が散乱する点を検出して、ケーブルが何らかの形で変形した領域を強調表示することが含まれていました。

2020年10月から始まる21か月間で、ケーブルの長さが平均2.5センチ増加したことが判明した。これは、ケーブルが海底の北アルフェオ断層を横切る箇所での張力による変形に起因するものだった。 この地域は横ずれ断層（2つのプレートが互いに滑り合う）が発生しやすいが、調査区域ではシチリア島北東部のイオニア海の下に狭いプレートが沈み込み、ひずみが海面から両方向に500メートルに達する結果となった。断層を越える地点。

さらなる試験では、重さ25kgの土嚢79個をケーブルに沿って120メートル間隔で配置したところ、ケーブルが下の柔らかい堆積物に沈み込み、最大4cmまで伸びた。 重要なのは、この伸長は土嚢が投下されたエリアだけに限定されず、実際には間隔の長さの 2 倍に影響を及ぼしたということです。 これは重要な発見である。なぜなら、通信ケーブルが、断層の移動中にブロックの移動や堆積物の落下、強い底流や濁流（最高速度で斜面を急速に流れる水と堆積物の混合物）によって引き起こされるような重い負荷の下に埋設されるからである。毎秒 20 メートル）は、そのような張力に耐えて完全性を維持する通信ケーブルの能力に重大な影響を与える可能性があります。

それにもかかわらず、ケーブルの弾性特性により、時間の経過とともに歪みの一部が消散するため、明るいニュースがあります。 したがって、ケーブルには損傷を「修復」する可能性があり、完全に断線する可能性は低くなります。

研究対象となったイタリアの地域は、過去に壊滅的な地震を経験しており、カターニアだけで1万2千人の死者を出した1693年の地震や、最も最近では1908年の地震で、イタリアとして知られる地域で最大8万2千人が悲劇的に命を落とした。カターニアもその一部であるカラブリア弧。 レーザー技術の斬新な使用法は、地震活動が地震の前に特定され、生命、インフラ、通信への被害を軽減する戦略を立てる時間を確保できることを意味するかもしれない。