Cabos de fibra óptica colocados nas geleiras suíças detectaram com sucesso sinais sísmicos produzidos pela formação de fendas nas geleiras, destacando o potencial da tecnologia para monitorar terremotos. Os resultados da pesquisa foram apresentados na reunião anual da Sociedade Sismológica da América. As fendas das geleiras são críticas para a estabilidade das geleiras porque podem canalizar a água do degelo para o leito da geleira, acelerando o fluxo do gelo e causando aumento do derretimento. No entanto, em geleiras com muitas fendas, as condições extremas tornam a implantação de sensores sísmicos tradicionais um desafio.

Imagens de drone de fendas na geleira Gorner, na Suíça. Crédito da foto: Tom Hudson

Tom Hudson, da ETH Zurique, explica que os sinais sísmicos produzidos por terremotos são muito diferentes daqueles produzidos por terremotos tectônicos causados ​​por forças de cisalhamento e por explosões químicas ou nucleares que envolvem uma rápida liberação de energia. Ele disse que as rachaduras eram “uma fonte de rachaduras que se abriam apenas em uma direção”.

O novo estudo, conduzido por Hudson, juntamente com Andreas Fichtner da ETH Zurich (que apresentou o estudo na reunião) e colegas, “é um exemplo da vida real do uso de fibra óptica para detectar este tipo de atividade sísmica do tipo ruptura de abertura de fissuras no subsolo”, disse Hudson. "Isso é o mais próximo que podemos chegar da origem do terremoto. Nosso terremoto ocorreu a dez metros do cabo de fibra óptica, o que é muito raro."

Este sucesso sugere que a detecção por fibra óptica pode ser útil no monitoramento de fissuras semelhantes que podem ocorrer em rochas em reservatórios de armazenamento de carbono ou sistemas de energia geotérmica.

“Como o gelo é um meio sísmico mais simples do que a rocha, a sua estrutura de velocidade é bem conhecida e podemos realmente explorar a física da fonte”, disse Hudson. “Se pudermos fazer isso neste ambiente mais simples, então esperamos que talvez possamos começar a pensar em fazê-lo em ambientes mais complexos”.

Os pesquisadores implantaram uma grade densa e bidimensional de fibra óptica na fenda de Gornergletscher, a segunda maior geleira da Suíça. Hudson disse que as condições climáticas durante a implantação da equipe foram de muita sorte. Eles implantaram o cabo durante a transição do inverno para o verão, para que não houvesse neve e os pesquisadores pudessem evitar o perigo de cair em fendas cobertas.

Um dos principais desafios na utilização de cabos de fibra óptica para recolher dados sísmicos é garantir que os cabos estão em bom contacto, ou “acoplados”, com o solo onde são colocados. “Ainda é alto o suficiente durante o dia para que a fibra aqueça e derreta ligeiramente na geleira, porque a fibra é preta em comparação com o gelo. Então, quando a fibra derrete, a temperatura é baixa o suficiente para que ela congele durante a noite”, explicou Hudson.

“Portanto, obtemos o melhor acoplamento que se poderia esperar em termos de fusão e congelamento de fibras”, acrescentou.

A equipe detectou e localizou 951 terremotos, cujas formas de ondas sísmicas continham fortes oscilações ou rastros após a chegada das ondas sísmicas de superfície. Estas oscilações podem ocorrer quando há água dentro de uma fenda, e o movimento da água durante um terremoto pode produzir um sinal ressonante. Mas a análise de Hudson e seus colegas sugere que as oscilações são mais provavelmente causadas por “ressonâncias criadas quando as ondas sísmicas saltam para frente e para trás entre múltiplas fendas em uma zona de fenda”, disse Hudson.

Os pesquisadores também compararam os dados da rede de fibra óptica com os dados de implantações de nós sísmicos mais tradicionais. Os cabos de fibra óptica podem fornecer quase 20 vezes a quantidade de dados que um conjunto de nós. “Embora houvesse alguns desafios no processamento de dados, a quantidade de dados era muito maior, o que nos permitiu ver essencialmente o campo de ondas completo nos próprios dados, o que é incomum”, disse Hudson.

Ele observou que outra vantagem do uso de cabos de fibra óptica é que eles são sensíveis a uma faixa mais ampla de frequências de sinal, incluindo sinais de baixa frequência que duram horas ou até dias, permitindo aos sismólogos medir a curvatura do gelo ao longo do tempo.

Hudson espera usar fibra óptica para medir a estrutura de velocidade do gelo e desenvolver imagens 3D de seu subsolo, disse ele.

"Eu realmente gostaria de quantificar a extensão e a densidade das fissuras e ver o quão danificado está o gelo nesta área", explicou ele, "para que possamos saber que os terremotos são desencadeados por fissuras. Ainda não quantificamos o número e o tamanho das fissuras, então isso é esperança para o futuro."

Compilado de /scitechdaily