信號極化的微小擾動可以暗示水下地震事件。

由于巨大的壓力和未知的黑暗，我們對海底有很多不了解。但那里發(fā)生的事情仍然會產生巨大影響。例如，深海地震會導致毀滅性的海嘯。如果，可以時刻密切留意到海底的狀況就好啦。

幸運的是，盡管環(huán)境偏遠且嚴酷，但我們已經有大量潛在的視線在海底。大約有400 條光纖電纜跨越海洋。這些電纜已經是全球互聯(lián)網的主干，試想一下，如果它們也能成為深海監(jiān)測和研究工作的主干呢？

這正是加州理工大學、谷歌和意大利拉奎拉大學的一組研究人員一直在研究的。在Optica上發(fā)表的一篇論文中，該研究小組概述了一種利用光纖傳輸信號的偏振擾動來探測海底地震和海浪（如海嘯）的技術。

拉奎拉大學的物理學教授Antonio Mecozzi和該論文的合著者之一說：“大部分電纜在海洋下四公里，你無法下去看到下面到底發(fā)生了什么。”研究人員使用谷歌的Curie電纜，連接洛杉磯和智利瓦爾帕萊索。

研究人員發(fā)現(xiàn)的第一件事是Curie電纜的極化擾動基線水平非常穩(wěn)定。換句話說，當光信號沿著電纜長度傳輸時，這些信號的偏振不會因電纜本身而發(fā)生太大變化。“事實上，傳輸系統(tǒng)是如此穩(wěn)定，這就是為什么我們可以用它來測量（其他振動）的原因，”Mecozzi說，“只有地震的強烈擾動才能以我們可以測量的方式影響極化。”

研究人員發(fā)現(xiàn)，通過從Curie電纜末端的接收器獲取現(xiàn)成的數(shù)據(jù)，他們可以找出與基線水平的偏差，這些偏差暗示著地震或強大的水下波。

這項技術還需要一些發(fā)展，以使其更加敏感。事實上，Mecozzi說，如果電纜沒有一個穩(wěn)定的基線，該組織可能就無法發(fā)現(xiàn)地震造成的任何進一步的極化變化。

在如何探測不同類型的地震方面，還有一些需要改進的地方。研究人員意識到地震有時不會留下明顯的擾動。奇怪的是，接收數(shù)據(jù)中是否出現(xiàn)地震與地震的震級無關。研究人員不確定為什么有些地震出現(xiàn)，有些沒有，但他們有理論。

“地震在地球上發(fā)生了一個復雜的破裂過程，而且地震會輻射各種波，”Jorge Castellanos表示，他是加州理工學院地球物理學的研究生，也是這篇論文的另一位合著者。并且，Castellanos認為：“它們不只是輻射一種類型的波。是否通過極化擾動記錄了地震，可能取決于到達電纜的地震波類型和方向。”

目前也不可能用這種方法來定位電纜沿線的地震。對于一個簡短的地區(qū)性電纜來說，這可能不是一個大問題，但Curie電纜的長度超過10000公里。當然，知道地震發(fā)生在電纜附近的某個地方并不是很有用的信息。

然而，研究人員知道，他們目前對探測技術的了解有限，因為他們只在一根電纜上進行了測試。他們希望，對其他電纜數(shù)據(jù)的類似分析能讓他們更好地了解他們的發(fā)現(xiàn)有多普遍，或者可以證實Curie電纜是否是一個幸運的異常現(xiàn)象。

最終，使用多根電纜可以幫助解決僅使用一根電纜時出現(xiàn)的定位問題。通過分析穿過同一海底同一區(qū)域的多條電纜的數(shù)據(jù)，并查看哪些電纜受到擾動的影響，監(jiān)測系統(tǒng)可以更好地了解地震發(fā)生的位置。

Castellanos說，這項技術不必局限于探測海底地震或可能發(fā)展成危險海嘯的水下波。同樣，以任何能力監(jiān)測海底確實很困難。隨著微擾技術的進一步完善，他推測，可以根據(jù)深海波浪對電纜偏振隨時間變化的影響差異，監(jiān)測深海溫度等情況。

這可能有助于研究氣候變化如何影響或受到深海系統(tǒng)的影響。隨著時間的推移，從電纜信號極化的微小變化中獲得的信息可能會使我們對深海的理解發(fā)生巨大變化。

編輯：jq