Los cables de fibra óptica tendidos a lo largo de los glaciares suizos han detectado con éxito señales sísmicas producidas por la formación de grietas en los glaciares, lo que destaca el potencial de la tecnología para monitorear los terremotos. Los resultados de la investigación se presentaron en la reunión anual de la Sociedad Sismológica de América. Las grietas de los glaciares son fundamentales para la estabilidad de los glaciares porque pueden canalizar el agua de deshielo hacia el lecho del glaciar, acelerando el flujo de hielo y provocando un mayor derretimiento. Sin embargo, en glaciares muy agrietados, las condiciones extremas dificultan el despliegue de sensores sísmicos tradicionales.

Imágenes tomadas con drones de grietas en el glaciar Gorner en Suiza. Crédito de la foto: Tom Hudson.

Tom Hudson, de ETH Zurich, explica que las señales sísmicas producidas por los terremotos de hielo son muy diferentes de las producidas por los terremotos tectónicos causados ​​por fuerzas de corte y de las explosiones químicas o nucleares que implican una rápida liberación de energía. Dijo que las grietas eran "una fuente de grietas que se abrieron puramente en una sola dirección".

El nuevo estudio, realizado por Hudson, junto con Andreas Fichtner de ETH Zurich (quien presentó el estudio en la reunión) y colegas, "es un ejemplo de la vida real del uso de fibra óptica para detectar este tipo de actividad sísmica de tipo ruptura que abre grietas en el subsuelo", dijo Hudson. "Esto es lo más cerca que podemos llegar a la fuente del terremoto. Nuestro terremoto de grieta ocurrió a diez metros del cable de fibra óptica, lo cual es muy raro".

Este éxito sugiere que la detección por fibra óptica puede ser útil para monitorear grietas similares que pueden ocurrir en rocas en depósitos de almacenamiento de carbono o sistemas de energía geotérmica.

"Debido a que el hielo es un medio sísmico más simple que la roca, su estructura de velocidades es bien conocida y realmente podemos explorar la física de origen", dijo Hudson. "Si podemos hacerlo en este entorno más simple, entonces esperamos que tal vez podamos empezar a pensar en hacerlo en entornos más complejos".

Los investigadores desplegaron una densa red bidimensional de fibra óptica en la grieta del Gornergletscher, el segundo glaciar más grande de Suiza. Hudson dijo que las condiciones climáticas durante el despliegue del equipo fueron muy afortunadas. Colocaron el cable durante la transición del invierno al verano, para que no hubiera nieve y los investigadores pudieran evitar el peligro de caer en grietas cubiertas.

Uno de los principales desafíos al utilizar cables de fibra óptica para recopilar datos sísmicos es garantizar que los cables estén en buen contacto o "acoplados" con el suelo sobre el que se tienden. "Aún es lo suficientemente alta durante el día como para que la fibra se caliente y se derrita ligeramente en el glaciar, porque la fibra es negra en comparación con el hielo. Luego, cuando la fibra se derrite, la temperatura es lo suficientemente baja como para congelarse en el lugar durante la noche", explicó Hudson.

"Así obtenemos el mejor acoplamiento que uno podría esperar en términos de fusión y congelación de fibras", añadió.

El equipo detectó y localizó 951 terremotos, cuyas ondas sísmicas contenían fuertes oscilaciones o estelas tras la llegada de ondas sísmicas a la superficie. Estas oscilaciones pueden ocurrir cuando hay agua dentro de una grieta y el movimiento del agua durante un terremoto puede producir una señal resonante. Pero el análisis de Hudson y sus colegas sugiere que las oscilaciones son más probablemente causadas por "resonancias creadas cuando las ondas sísmicas rebotan entre múltiples grietas en una zona de grietas", dijo Hudson.

Los investigadores también compararon datos de la red de fibra óptica con datos de implementaciones de nodos sísmicos más tradicionales. Los cables de fibra óptica pueden entregar casi 20 veces la cantidad de datos que una serie de nodos. "Si bien hubo algunos desafíos en el procesamiento de datos, la cantidad de datos fue mucho mayor, lo que nos permitió ver esencialmente el campo de ondas completo en los datos mismos, lo cual es inusual", dijo Hudson.

Señaló que otra ventaja del uso de cables de fibra óptica es que son sensibles a una gama más amplia de frecuencias de señal, incluidas señales de baja frecuencia que duran horas o incluso días, lo que permite a los sismólogos medir la curvatura del hielo a lo largo del tiempo.

Hudson espera utilizar fibra óptica para medir la estructura de velocidades del hielo y desarrollar imágenes en 3D de su subsuelo, dijo.

"Realmente me gustaría cuantificar la extensión y densidad de las grietas y ver qué tan dañado está el hielo en esta área", explicó, "para que podamos saber que los terremotos son provocados por las grietas. Aún no hemos cuantificado el número y el tamaño de las grietas, así que eso es esperanza para el futuro".

Compilado de /scitechdaily