Diversas investigaciones ya han demostrado que los grandes cables de comunicación óptica submarinos, utilizados actualmente para transmitir multitud de datos, se pueden utilizar como sensores para vigilar la actividad sísmica y otras perturbaciones en el fondo marino. Sin embargo, las técnicas existentes suelen presentar limitaciones en cuanto a resolución espacial y sensibilidad, ya que toda la longitud de un cable –que puede abarcar miles de kilómetros– actúa como un único sensor.
Un nuevo método permite dividir los cables ópticos largos en muchos segmentos o sensores individuales capaces de registrar perturbaciones como terremotos y corrientes oceánicas.
Ahora, un grupo internacional de científicos liderados desde el National Physical Laboratory (NPL) de Reino Unido ha desarrollado un método que convierte un cable óptico largo en muchos segmentos o sensores individuales capaces de registrar perturbaciones a su alrededor. De estas forma se pueden detectar y caracterizar mejor las vibraciones sísmicas submarinas y las corrientes oceánicas, según el estudio que publican en la revista Science.
Utilizando tecnología láser y realizando mediciones interferométricas en el extremo del cable, el método consiste en aprovechar los datos que llegan de sus numerosos repetidores –utilizados para amplificar las señales ópticas– y unas fibras especiales que los conectan. “La velocidad de propagación de la luz en una fibra óptica se ve afectada, en una cantidad muy pequeña, por factores ambientales como vibraciones, variaciones de presión y temperatura, y gracias a la interferometría ultraestable, podemos detectar estos cambios extremadamente pequeños”, explica a SINC el autor principal, Giuseppe Marra del NPL, quien subraya: “Y no se requiere ninguna modificación en la infraestructura de telecomunicaciones submarina”.
Pero mientras que en un trabajo anterior un cable actuaba como un único detector, en este nuevo estudio se muestra que puede funcionar como un conjunto de detectores. Los investigadores han conseguido esto al aprovechar la arquitectura de los cables modernos, que incluyen una vía de retorno en sus repetidores permitiendo “cortar” el cable en secciones más pequeñas, cada una de las cuales actúa como un sensor.
Los operadores de estas largas conexiones transoceánicas utilizan las vías de retorno para supervisar periódicamente el estado de sus amplificadores ópticos. Las comprobaciones se realizan de forma programada o en caso de avería, por lo que la mayor parte del tiempo estos canales quedan inutilizados y se podrían destinar a la función propuesta por los autores.
Los investigadores probaron su método en un enlace submarino de fibra óptica de 5.860 km de longitud que discurre entre el Reino Unido y Canadá, con repetidores aproximadamente cada 46 km. Durante las pruebas, lograron detectar varios movimientos sísmicos y corrientes oceánicas a lo largo del cable. En concreto, identificaron el terremoto de magnitud 7,5 que sacudió el norte de Perú el 28 de noviembre de 2021 y otro de magnitud 7,3 en el mar de Flores (Indonesia) el 14 de diciembre del mismo año.
Por ahora, los terremotos y las corrientes oceánicas son las principales aplicaciones del método. Sin embargo, aunque aún no se ha demostrado, la técnica podría utilizarse en sistemas de alerta de tsunamis y para cartografiar las variaciones de la temperatura del fondo marino, implicando potencial análisis del calentamiento global.
Otros métodos, como la detección acústica distribuida (DAS), también ofrecen alta sensibilidad y resolución espacial como sensores ambientales, pero su alcance está limitado a zonas costeras de hasta 100 km de la costa debido a la atenuación de la señal. La técnica desarrollada utiliza la luz que se propaga hacia adelante y se devuelve por un camino de retorno dentro del repetidor, haciendo que la señal devuelta sea mucho mayor que la del DAS, permitiendo alcanzar grandes distancias y tener una elevada relación señal/ruido para realizar mediciones ultraprecisas.
