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Jul 07, 2023

Os lasers de monitoramento sísmico podem ser o futuro para a proteção de cabos de comunicações globais

Artigo de 13 de junho de 2023 Este artigo foi revisado de acordo com o processo editorial e as políticas da Science X. Os editores destacaram os seguintes atributos, garantindo ao mesmo tempo a

Recurso de 13 de junho de 2023

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por Hannah Bird, Phys.org

As profundezas dos oceanos abrigam um ecossistema complexo de organismos marinhos, mas também uma vasta rede de cabos que abrangem o globo e auxiliam nas comunicações. Terremotos e tsunamis podem potencialmente danificar estes cabos importantes. A superfície da Terra é composta por mais de 70% de água, o que cria um desafio para os cientistas que monitorizam esta atividade sísmica.

No entanto, os próprios cabos oferecem uma nova técnica potencial para monitorar a atividade sísmica usando luz laser. Um estudo recente realizado por pesquisadores da Geo-Ocean e seus colaboradores relatado na Earth and Planetary Science Letters usou tecnologia laser, denominada reflectometria óptica no domínio do tempo Brillouin (BOTDR), para monitorar a saúde estrutural desses cabos quase em tempo real. Normalmente, esta técnica tem sido utilizada para monitorar grandes projetos de engenharia, como barragens e pontes. A aplicação desta tecnologia em ambientes submarinos significa que cabos altamente suscetíveis a danos podem ser identificados prontamente para reparo.

Os cientistas usaram um veículo operado remotamente para implantar um cabo de 6 km de comprimento para medir a tensão 2.100 metros abaixo da superfície do mar. Ele foi conectado a um enorme cabo de fibra óptica de 29 km de comprimento para medir a atividade sísmica na costa de Catânia, na Sicília. Isso envolveu disparar um laser (compreendendo centenas de milhares de pulsos durante duas horas) através de uma extremidade do cabo de fibra óptica e detectar os pontos em que a luz espalhava imperfeições, destacando áreas onde o cabo estava de alguma forma deformado.

Ao longo de 21 meses, começando em outubro de 2020, descobriram que o cabo sofreu um aumento médio no comprimento de 2,5 cm, o que foi atribuído à deformação causada pela tensão onde o cabo atravessa a Falha Norte de Alfeo, no fundo do mar. Esta área é propensa a falhas de deslizamento (onde duas placas tectônicas deslizam uma sobre a outra), embora a seção de estudo tenha experimentado subducção de uma placa estreita abaixo do Mar Jônico, no nordeste da Sicília, e resultou em deformação atingindo 500 m em ambas as direções do ponto de cruzamento da falha.

Outros testes implantaram 79 sacos de areia, pesando 25 kg cada, em intervalos de 120 metros ao longo do cabo, o que resultou em extensão à medida que o cabo afundava nos sedimentos moles abaixo e era esticado até 4 cm. É importante ressaltar que esse alongamento não se limitou apenas à área onde os sacos de areia foram largados, mas na verdade impactou o dobro da duração dos intervalos. Esta é uma descoberta importante, uma vez que o enterramento de cabos de comunicação sob uma carga pesada, como a causada por blocos em movimento ou queda de sedimentos durante o movimento da falha, fortes correntes de fundo ou fluxos de turbidez (uma mistura de água-sedimento fluindo rapidamente descendo uma encosta a velocidades de até 20 metros por segundo), poderá ter impactos significativos na capacidade dos cabos de comunicações suportarem tal tensão e manterem a sua integridade.

Apesar disso, há notícias positivas, pois as propriedades elásticas do cabo significam que parte da tensão se dissipa com o tempo; portanto, o cabo tem algum potencial para “corrigir” o dano e, portanto, é menos provável que se quebre totalmente.

A área de Itália no estudo sofreu terramotos devastadores no passado, como o evento de 1693 que resultou em 12.000 mortes só em Catânia, ou o mais recente terramoto de 1908, onde até 82.000 pessoas perderam tragicamente as suas vidas na área conhecida como o Arco da Calábria, do qual Catânia faz parte. A nova utilização da tecnologia laser pode significar que a actividade sísmica pode ser identificada antes de um terramoto e dar tempo para planear estratégias que possam mitigar os danos à vida, às infra-estruturas e às nossas comunicações.