海底光缆能探测地震？科大少年班才子有妙招
海底光缆能探测地震？科大少年班才子有妙招来源：学子闯世界
谷歌的万里海底电缆能用于探测地震与海啸预警？加州理工学院助理教授詹中文这一妙招已初步检测到几十次地震。这项昨日登上《科学》杂志。詹中文来自02级中国科学技术大学少年班。
《科学》：海底电缆还能用于地震监测
加州理工学院地震学家詹中文与谷歌光学专家合作，开发了一种利用现有水下电信电缆检测地震的方法。这项技术可改善世界各地的地震和海啸预警系统。詹中文来自中国科学技术大学少年班02级。
详细研究成果已于今日发表在《科学》。詹中文是主要作者。
科学家长期以来一直在寻找一种利用水下电缆来监测地震活动的方法。毕竟，地球上70%以上的地方都被水覆盖着，安装、监控和运行水下地震仪来跟踪地球在海底的运动是极其困难和昂贵的。研究人员说，理想的情况是利用海底已经存在的基础设施来监测地震活动。
以前使用光纤来研究地震活动的努力依赖于复杂科学仪器的增加和/或所谓的“暗光纤”(已经铺设但是没有投入使用的光缆)的使用。
在这项最新研究中，可以不用任何额外的设备，就可以分析通过“发光”光纤(现有的和正在运行的海底电缆)传播的光，从而探测地震和海浪。
研究人员把重点放在居里电缆上，这是一种海底光缆，沿着太平洋的东边缘从洛杉矶延伸到智利的瓦尔帕莱索，长达10000多公里。研究人员表示这项技术也可用于其他数百条海底电缆。
在陆地上，各种各样的干扰，比如温度的变化，甚至雷击，都会改变通过光缆传播的光的偏振。研究人员发现，由于深海的温度几乎保持不变，而且那里的扰动很少，居里电缆一端到另一端的极化变化随着时间的推移保持相当稳定。
然而，在地震期间，当风暴产生巨大的海浪时，极化会突然发生戏剧性的变化，这使得研究人员可以很容易地在数据中识别这些事件。
目前，当地震发生在离岸数英里的地方时，地震波到达陆基地震仪可能需要几分钟，任何海啸波都需要更长时间才能得到验证。使用这项新技术，海底电缆的整个长度在一个难以监控的位置充当一个传感器。偏振可以每秒测量20次。这意味着，如果地震发生在某个特定地区附近，可能会在几秒钟内向潜在受影响的地区发出警报。
在九个月的测试期间(2019年12月至2020年9月)，研究人员检测到居里电缆沿线约有20次中到大地震，包括2020年1月28日在牙买加附近发生的7.7级地震。
Google海底电缆如何探测地震？科大少年班才子有妙招！
根据新研究，在世界各地传输数据的海底电缆网有一天可以用来追踪地震和海啸。在去年的一次测试中，谷歌的一条光纤电缆能够通过检测沿电缆发送的光脉冲中的扭曲，成功地接收到附近的地震，这是研究人员过去几年来一直在研究的一种新方法。
" 我们能不能找到一种成本较低的方法，用地球物理传感器覆盖海洋？大洋底下遍布了这种电信电缆基础设施。如果你能把它们变成传感器，那就太好了 -- 这就是我们现在正在做的事情。" 加州理工学院地球物理学助理教授、今天发表于《科学》杂志上的研究报告主要作者詹中文（中国科学技术大学02级少年班、加州理工学院教授） 说。
除了向世界各地发送数据的主要工作之外，这些电缆有朝一日还可以在海啸来袭时向岸上的人们发出预警。它们还可以让地震学家和地球物理学家更近距离地观察发生在水下的地震。由于目前几乎所有用于探测地震的传感器都在陆地上，这些电缆可以填补科学家观察地震活动能力的巨大空白。新颖的方法甚至不需要在现有的 100 多万公里横穿海底的光缆网中安装任何新设备。
新的方法利用了这些光缆已经设计好的功能。当光缆一端的发射器发出传输数据的光信号时，光波就会朝一个特定的方向定向。如果发生地震，可能会震动、弯曲或扭曲电缆 -- 这就改变了光波的方向。在电缆的另一端，谷歌会注意到扭曲，并对其进行纠正。现在，它想把它的数据，即所谓的光的 " 偏振状态 " 的变化，分享给詹中文这样的地震学家，这样他们就可研究造成扭曲的地震。
在 2019 年 12 月至 2020 年 9 月期间，詹中文的研究团队使用谷歌从加州洛杉矶到智利瓦尔帕莱索的 10500 公里长的电缆 " 居里 " 记录了大约 20 次中度到大地震。这条电缆还能够接收到风暴引起的海洋中的浪潮。这表明该技术也可以用来发现海啸，而海啸是由地震引发的。在海啸离岸边还很远的时候就能看到海啸，可以挽救生命。除了比现有的少量专门用于寻找海啸的传感器有更好的海洋视野外，光缆还可以更快地将警告发送到岸上 -- 也许在几毫秒内。
谷歌去年 7 月在博客中写道：" 我们对与光学、海底和地震研究界合作的可能性感到谦卑和兴奋，利用我们所有的电缆基础设施为社会带来更大的利益。" 不久前，该公司已联系了 詹中文教授，进一步开发海底地震传感的新方法。
" 我们希望这种新方法能够真正让人们有更好的机会在早期发现这些事件，从而让人们有更多的时间做出反应。"詹中文教授说。
2018 年，类似研究发表：显示海底电缆有可能检测到地震和海啸 -- 但这种方法有些局限性。电缆需要安装专门的设备，将激光射到电缆上。相比之下，这种新方法可以节省资金，因为它不需要任何新的基础设施。还有人担心，在电缆上加装设备可能会打开安全漏洞的大门，让坏人获取通过网络发送的数据。詹中文教授说，这不是新方法的问题，科学家在研究光的偏振时，无法看到传输内容的信息。
" 这是一种完全安全的方式，利用已有的基础设施来做一些对社会和科学有益的事情，"詹中文教授说。
詹中文简介：2002年从安徽金寨一中进入中国科学技术大学少年班学习。2006年与2008年分别获得中国科大地球物理与地震学学士与硕士学位。2013年获得加州理工学院博士。之后曾在加州大学圣地亚哥分校任博士后研究员。2015年至今任加州理工学院地震实验室助理教授。
詹中文是一位充满奇思妙想的科学家——他将“深色光纤”化身低成本地震传感器。2019年在美国加州帕萨迪纳市数十万人观看的玫瑰花车游行中。市政厅准予詹中文团队使用两条“深色光纤”，找出了两支“最响”的乐队。
新闻来源：以上新闻由中国科大新创校友基金会整合编辑发布。
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