As fibras ópticas submarinas podem transformar cabos de telecomunicações em milhares de pontos de observação sísmica. Pequenas deformações provocadas pelas ondas de um terremoto alteram a luz que percorre a fibra e permitem identificar movimentos do fundo oceânico antes que eles sejam registrados em terra.
Como fibras ópticas submarinas conseguem perceber um terremoto?
Uma das técnicas mais estudadas é o DAS, sigla para sensoriamento acústico distribuído. Um equipamento instalado em uma extremidade envia pulsos de laser pela fibra e analisa a pequena parcela de luz naturalmente espalhada de volta pelo vidro.
Quando uma onda sísmica comprime ou estica ligeiramente o cabo, esse sinal óptico muda. Em 2019, pesquisadores demonstraram o método em 41,5 quilômetros de cabo submarino próximo a Toulon, na França, detectando inclusive um terremoto local de magnitude 1,9.
Quais partes do sistema transformam um cabo em milhares de sensores virtuais?
A principal vantagem está em aproveitar uma infraestrutura linear que já percorre o fundo oceânico. Dependendo da técnica, uma única fibra pode fornecer medições distribuídas por dezenas de quilômetros.
Três elementos fazem essa transformação:
Como pequenas deformações no vidro revelam onde o fundo do mar está se movendo?
A fibra óptica transporta luz por um núcleo de vidro extremamente fino. No DAS, irregularidades microscópicas espalham parte dessa luz, criando um sinal que pode ser comparado continuamente ao longo do cabo.
O processo segue uma sequência:
- Pulsos de laser percorrem a fibra instalada no fundo do mar.
- Parte da luz retorna por espalhamento natural dentro do vidro.
- Ondas sísmicas deformam ligeiramente determinados segmentos do cabo.
- O sinal óptico muda nesses pontos conforme a deformação ocorre.
- O processamento compara milhares de posições e identifica a propagação das ondas.
- Tempo e padrão dos sinais ajudam a caracterizar o evento sísmico.
O cabo passa, assim, a funcionar como uma longa matriz de sensores virtuais, embora sua sensibilidade dependa da direção das ondas e de como ele está acoplado ao fundo oceânico.
Por que detectar o terremoto no oceano pode fornecer alguns segundos extras de alerta?
Grandes terremotos costeiros frequentemente começam offshore, enquanto muitas redes sísmicas convencionais estão concentradas em terra. Uma fibra próxima à ruptura pode registrar as primeiras ondas antes que elas cheguem às estações terrestres, permitindo que a informação seja processada e transmitida eletronicamente enquanto a propagação sísmica continua.
Um estudo de prova de conceito publicado a partir de dados de um cabo de 30 quilômetros próximo à Sicília registrou, para um evento de magnitude 5,8, um disparo com ondas P 1,59 segundo antes da estação terrestre mais próxima.
Leia também: A torre que captura água do ar já abastece comunidades onde a chuva é rara e os rios quase não existem
O que já foi demonstrado e o que ainda falta para formar uma rede de alerta?
A capacidade física de registrar terremotos já foi demonstrada repetidamente. O desafio maior é transformar grandes volumes de dados ópticos em alertas rápidos, confiáveis e integrados às redes sismológicas existentes.
As tecnologias estão em estágios diferentes:
| Técnica | Característica | Estágio |
|---|---|---|
| DAS em fibra submarina | Medição distribuída ao longo de dezenas de quilômetros | Demonstrado em campo |
| Cabos transoceânicos | Polarização e interferometria podem detectar eventos em grandes distâncias | Experimentos reais |
| Alerta sísmico offshore | Busca antecipar a detecção em relação às estações terrestres | Prova de conceito |
| Rede oceânica global | Integração de cabos comerciais e sistemas sísmicos | Pesquisa e desenvolvimento |
Por que transformar cabos existentes em sensores pode mudar a observação dos oceanos?
Instalar e manter sismômetros no fundo do mar é caro e logisticamente difícil. As fibras ópticas submarinas já atravessam regiões onde quase não existem instrumentos geofísicos permanentes, oferecendo uma infraestrutura que pode ser parcialmente reaproveitada para observação.
Isso não significa monitoramento sem novos equipamentos: técnicas como DAS normalmente precisam de interrogadores ópticos e acesso adequado à fibra. O potencial está em evitar uma nova rede física de sensores no oceano e transformar quilômetros de cabos existentes em uma extensa plataforma de observação sísmica.
