Científicos del Instituto de Geofísica de ETH Zurich, en colaboración con el Instituto Federal Suizo de Metrología (METAS), encontraron un método económico que permite mediciones precisas de terremotos, incluso en el fondo del océano y en países menos desarrollados, con redes de fibra óptica.
Los geofísicos demostraron que cada onda de un sismo de magnitud 3.9 se registra en el sistema de supresión de ruido de las redes de fibra óptica. Este método, publicado en Scientific Reports, puede utilizarse para establecer sistemas de alerta temprana de terremotos y tsunamis de malla cerrada a bajo costo.
“Aprovechamos una función que ya cumple la infraestructura de fibra óptica existente: obtenemos los datos de vibración del sistema de supresión activa de ruido, que tiene la función de aumentar la precisión de las señales en la comunicación óptica de datos. Todo lo que se necesita es almacenar los datos de supresión activa de ruido y evaluarlos, sin necesidad de dispositivos adicionales ni infraestructura costosa”, explica el profesor de geofísica Andrés Fichtner.
Para comprender cómo la cancelación activa de ruido de fase (PNC) puede medir los temblores, los investigadores apuntan de necesario compararla con los sistemas de supresión de ruido de los auriculares de gama alta actuales, que hacen que el ruido ambiental desaparezca casi por completo para los usuarios.
SISTEMAS DE SUPRESIÓN DE RUIDO
Estos audífonos cuentan con micrófonos que captan el ruido externo. Esta señal se invierte y luego se introduce en las señales de audio prácticamente en tiempo real. La señal de fase invertida cancela el ruido externo uno a uno, haciéndolo inaudible.
En el PNC de un sistema óptico de comunicación de datos, el “ruido ambiental” en la fibra óptica se determina comparando la señal transmitida originalmente con una señal parcial reflejada por el receptor.
Entonces, la diferencia entre las dos señales indica la interferencia a la que estuvo expuesta la señal luminosa en su paso a través de la fibra óptica. Al igual que con la supresión de ruido en los audífonos, estas interferencias se pueden anular mediante una antiseñal adecuada.
De acuerdo con ETH Zurich, sobre la explicación del método, en la transmisión óptica de datos, el “ruido” se produce cuando las fibras ópticas se perturban en apenas micrómetros. Esto ocurre en respuesta a las deformaciones de la superficie de la tierra debido a terremotos, ondas de agua, diferencias en la presión del aire y actividad humana.
Cada deformación acorta o alarga ligeramente la fibra. Esto, a su vez, conduce a lo que se conoce como efecto fotoelástico, que hace que la velocidad de la luz en la fibra fluctúe ligeramente.
LAS REDES DE FIBRA ÓPTICA EN ISLANDIA
Tanto los cambios en la longitud de la fibra como las fluctuaciones en la velocidad de la luz cambian la frecuencia de la señal luminosa en un pequeño factor. Este fenómeno se conoce desde hace varios años y ya se ha utilizado en instrumentos especiales para medir las vibraciones.
“Esta coincidencia casi exacta muestra que los datos del PNC se pueden utilizar para determinar la ubicación, profundidad y magnitud de un terremoto con un alto grado de precisión. Esto es especialmente interesante para alertas integrales de tsunamis o para medir terremotos en regiones menos desarrolladas del mundo”, apunta Fichtner.
Sobre el uso de la fibra óptica destaca el caso de Islandia. Cerca de Grindavik, en el suroeste del país, la tierra tiembla constantemente desde hace semanas. Las autoridades temen una gran erupción volcánica en un futuro próximo y por eso han evacuado la zona alrededor de la ciudad.
Para registrar datos sísmicos, Andreas Fichtner y su equipo trajeron a Islandia un dispositivo de medición especial y lo conectaron a un cable de telecomunicaciones.
Los datos registrados se transmiten en vivo en el canal de YouTube del Grupo de Sismología y Física de Ondas de la ETH Zurich, donde muestran los temblores en tiempo real. N
