Los sismólogos de Caltech están utilizando cables de fibra óptica para monitorear y registrar las réplicas de la secuencia del terremoto de Ridgecrest de 2019 con mayor detalle de lo que era posible anteriormente. Cada día se producen miles de pequeñas réplicas en toda la región, un número sin precedentes de los cuales ahora podrá ser rastreado y estudiado.

La técnica naciente consiste en disparar un rayo de luz a través de una "oscuridad, "o sin usar, cable de fibra óptica. Cuando el rayo golpea pequeñas imperfecciones en el cable, una porción minúscula de la luz se refleja y se registra.

De esta forma, cada imperfección actúa como un waypoint rastreable a lo largo del cable de fibra óptica, que típicamente está enterrado varios pies debajo de la superficie de la tierra. Las ondas sísmicas que se mueven a través del suelo hacen que el cable se expanda y contraiga minuciosamente, que cambia el tiempo de viaje de la luz hacia y desde estos puntos de referencia. Al monitorear estos cambios, los sismólogos pueden observar el movimiento de las ondas sísmicas.

"Estas imperfecciones ocurren con tanta frecuencia que cada pocos metros de fibra actúan como un sismómetro individual. Para los 50 kilómetros de cable de fibra óptica en tres ubicaciones diferentes que hemos aprovechado para el proyecto, es más o menos similar a implementar más de 6, 000 sismómetros en la zona, "dice Zhongwen Zhan, profesor asistente de geofísica, quién está liderando el esfuerzo.

El proyecto se lanzó pocos días después de que dos grandes terremotos azotaran el área de Ridgecrest. Zhan llamó alrededor, buscando un cable de fibra óptica sin usar que sea lo suficientemente largo y lo suficientemente cerca de la región sísmicamente activa para ser útil. Finalmente, el gerente del aeropuerto de Inyokern, Scott Seymour (quien también había ofrecido el uso de la red de fibra alrededor del aeropuerto), conectó a Zhan con Michael Ort, el director ejecutivo del proyecto Digital 395 de la Cooperativa de Banda Ancha de California. El proyecto tiene como objetivo construir una nueva red de fibra de 583 millas que sigue principalmente la Ruta 395 de EE. UU. que corre de norte a sur a lo largo del lado este de Sierra Nevada, pasando cerca de Ridgecrest.

Digital 395 ha ofrecido permitir que Zhan use tres segmentos de su cable de fibra óptica:10 kilómetros desde Ridgecrest hacia el oeste, y dos tramos al norte y al sur de Olancha, cerca de la cual hubo una intensa actividad sísmica provocada por el terremoto M7.1. "Los terremotos del 4 al 5 de julio crearon una ruptura de 50 kilómetros de largo que ha provocado réplicas en regiones separadas que podremos estudiar, "Dice Zhan. Mientras tanto, los instrumentos de detección que Zhan conectó al cable de fibra óptica para el proyecto fueron proporcionados por los fabricantes OptaSense y Silixa.

El equipo de Zhan también se desplegó más al sur en el Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de Goldstone, una instalación de la NASA dirigida por JPL. (JPL es administrado por Caltech para la NASA). El sitio, que está cerca de Fort Irwin, aloja una red de fibra oscura que Zhan utilizó anteriormente para probar la tecnología de monitoreo sísmico de fibra óptica. "Está a solo 70 kilómetros de Ridgecrest, así que este sería un buen momento para volver, " él dice.

Inmediatamente después del terremoto, El USGS también desplegó sismómetros temporales alrededor de Ridgecrest para monitorear las réplicas. Zhan dice que su sistema de fibra óptica complementará en lugar de duplicar ese esfuerzo. Los sismómetros temporales pueden cubrir un área más amplia pero producen lecturas más escasas, él dice. También tienden a funcionar con baterías y no están conectados a la red, lo que significa que los datos que registran no estarán disponibles hasta que se agoten las baterías y se recuperen, mientras que una parte de los datos del sistema de fibra óptica de Zhan estará disponible de inmediato.

Aunque el monitoreo sísmico de Ridgecrest será temporal, Zhan y sus colegas esperan establecer sistemas similares de forma permanente en ciudades clave en todo el sur de California. Este trabajo comenzó con un proyecto piloto en 2018 que involucró al Laboratorio Sismológico de Caltech y la Ciudad de Pasadena para usar una parte de la fibra oscura de la ciudad para monitorear los temblores en el área.

"La combinación de la matriz de fibra de Pasadena y las implementaciones de Ridgecrest han proporcionado dos importantes novedades científicas:la matriz de Pasadena es el primer ejemplo de un sistema de monitoreo permanente de terremotos que utiliza fibra óptica, mientras los despliegues de Ridgecrest, también una novedad en el monitoreo de terremotos, darnos una idea de lo que podríamos ver si pudiéramos iluminar continuamente la fibra oscura en todo el sur de California, "dice Michael Gurnis, John E. y Hazel S. Smits Profesor de Geofísica y director del Laboratorio Sismológico de Caltech. "Nos permiten observar y comprender cómo las ondas sísmicas reverberan a través de nuestras complejas montañas y cuencas después de un gran temblor".

La información recopilada de la red de fibra Ridgecrest ayudará a los sismólogos a aprender más sobre cómo las secuencias de terremotos decaen y migran a través de la tierra. y ofrecerá más detalles sobre cómo se mueven las ondas sísmicas en toda la región alrededor de Ridgecrest.

Procesar el gran volumen de datos que está recopilando el sistema de fibra óptica llevará meses, incluso utilizando sistemas automatizados, dice Zhan, quien estima que su equipo recibirá del orden de 10 a 20 terabytes de datos durante los próximos meses.

"Esto nos mantendrá ocupados por un tiempo, pero al final, tendremos una imagen más clara de cómo evolucionó esta secuencia de lo que sería posible de otra manera, "Dice Zhan.