Cabos de fibra ótica podem se tornar uma rede global de alerta de terremotos

Estima-se que cerca de 500 terremotos ocorram por dia em todo o mundo. Destes, cerca de 100 são perceptíveis aos humanos e 10 deles são grandes o suficiente para causar danos. São um dos fenômenos naturais mais devastadores e causam milhares de mortos e feridos, principalmente porque esses fenômenos chegam sem avisar e estudá-los não é fácil.

No entanto, uma técnica inovadora envolvendo cabos de fibra óptica pode aprofundar nosso conhecimento sobre esses eventos no futuro e permitir o desenvolvimento de sistemas de alerta precoce mais eficientes para a detecção de sismos, concedendo tempo adicional de preparação e proteção por parte da população.

Esses cabos, originalmente usados em telecomunicações, podem ser adaptados para detectar terremotos e erupções vulcânicas, pois o movimento do solo causa pequenas alterações na luz que se propaga pelo cabo, gerando um sinal característico. O vidro tem pequenas imperfeições que desviam ligeiramente a luz para a fonte, onde é gravada. Dessa forma, cada imperfeição funciona como um ponto de referência que pode ser rastreado ao longo do cabo de fibra ótica, que geralmente fica enterrado logo abaixo da superfície do solo.

À medida que as ondas sísmicas percorrem o solo, elas provocam um leve movimento no cabo, alterando o tempo de propagação da luz de e para esses pontos de referência. Desta forma, as imperfeições ao longo do cabo atuam como milhares de sismógrafos individuais que permitem aos sismólogos observar o movimento das ondas sísmicas.

Um novo estudo, publicado na revista Nature, usou apenas uma seção de cabo de 100 quilômetros para entender com precisão a complexa mecânica por trás de um terremoto. O terremoto estudado foi o de magnitude 6 no Vale de Antelope, a leste de Serra Nevada, Califórnia, ocorrido em 2021. O sinal de luz foi analisado e comparado a conjuntos de dados de uma densa rede de sismógrafos.

Os resultados surpreenderam até os especialistas: eles não apenas revelaram as falhas conhecidas, mas também identificaram uma falha até então desconhecida. Além disso, a equipe mediu a deformação do subsolo por vários minutos e detectou vários terremotos locais, bem como ondas geradas por grandes terremotos distantes e microssismos originários do fundo do mar.

Sismógrafos e cabos de fibra óptica

Esses elementos não podem prever terremotos, mas podem detectar seus movimentos iniciais. "Qualquer sistema, seja um sismômetro ou um cabo de fibra óptica, não pode detectar coisas antes que aconteçam no sensor", afirma o geocientista Philippe Jousset, do Centro Alemão de Pesquisa em Geociências.

Durante a medição do sismo estudado, foi possível determinar que o mesmo era composto por uma sequência de quatro rupturas menores. Esses "subeventos", semelhantes a miniterremotos, não poderiam ter sido detectados por uma rede sísmica convencional. Isso demonstra a maior sensibilidade dos cabos de fibra óptica. Graças a essa sensibilidade, a equipe conseguiu desenvolver um modelo muito preciso do terremoto.

Além disso, os cabos têm outra vantagem: já estão distribuídos em todo o mundo, até nas profundezas dos oceanos. "Precisamos ter o sensor o mais próximo possível da fonte para poder detectá-lo com antecedência. Há muitos cabos por toda parte. Se pudéssemos monitorá-los todos ao mesmo tempo, obteríamos informações no momento em que algo acontecesse", disse o geocientista. Assim, a mesma fibra óptica que possibilita a conexão com a Internet poderia fornecer valiosos segundos antes de enfrentar um terremoto.