September 27, 2022

Lautan menutupi lebih dari dua pertiga permukaan bumi. Bagi seismolog, ahli kelautan, dan lainnya yang ingin terus memantau pergerakan planet kita, fakta ini menimbulkan masalah. Laut bisa menjadi tempat yang redup dan keruh di mana data penting—tentang hal-hal seperti gempa bumi dan bahaya seismik—sulit didapat.

Tetapi hanya karena lautan misterius tidak berarti ia tidak memiliki infrastruktur: salah satunya, lebih dari 750.000 mil kabel telekomunikasi yang memungkinkan internet melintasi benua. Para ilmuwan juga mengetahui hal ini. Mereka mulai bermain dengan infrastruktur untuk mendeteksi gempa bumi.

Langkah terbaru mereka dalam melakukannya: menggunakan kabel trans-Atlantik untuk menemukan gempa bumi, seperti yang mereka lakukan dalam makalah yang diterbitkan di Sains pada 20 Mei. Para peneliti, yang dipimpin oleh Giuseppe Marra di Laboratorium Fisika Nasional Inggris, mendeteksi dua gempa bumi, salah satunya berasal dari belahan dunia lain.

“Kami memiliki penginderaan yang sangat terbatas di lepas pantai. Sangat terbatas. Sungguh konyol, apa yang kita miliki,” kata Zack Spica, seismolog di University of Michigan, yang bukan salah satu penulis makalah ini. “Tapi, sekarang, kami menyadari bahwa kami sebenarnya memiliki ribuan kemungkinan sensor di luar sana, jadi kami mungkin bisa mulai menggali ke dalamnya dan mulai melihat apa yang terjadi.”

Saat ini, perusahaan telekomunikasi telah menenun serat optik menjadi web cast yang rumit di seluruh dunia. Kabel ini tersembunyi namun merupakan komponen penting yang membuat internet berdetak. Mereka tidak hanya menjembatani belahan bumi, mereka membawa konektivitas penting ke bagian dunia yang lebih terisolasi.

(Tanyakan saja pada Tonga, yang sambungan kabelnya putus akibat letusan gunung berapi awal tahun ini. Orang-orang dan upaya bantuan di pulau-pulau itu seringkali harus bergantung pada internet satelit 2G seperti siput sampai kabelnya diperbaiki.)

See also  Takut bug? Rumah kupu-kupu dapat membantu.

Menggunakan kabel untuk penginderaan bawah air bukanlah ide baru. Pada awalnya, idenya mengandalkan kabel khusus yang dipesan lebih dahulu. Angkatan Laut AS mempermainkan mereka di awal Perang Dingin sebagai cara untuk mendeteksi kapal selam Soviet. Para ilmuwan di California dan Jepang mulai menguji kabel untuk mendeteksi gempa sejak tahun 1960-an.

Tetapi memasang peralatan khusus itu mahal, dan di abad ke-21—dibantu oleh penerimaan yang meningkat dari industri telekomunikasi terhadap gagasan tersebut—para ilmuwan mulai memanfaatkan apa yang sudah ada di sana.

[Related: Earthquake models get a big shakeup with clues buried in the San Andreas fault]

Mungkin metode yang paling mapan adalah teknik yang dikenal sebagai penginderaan akustik terdistribusi (DAS). Untuk melakukan ini, para ilmuwan menembakkan pulsa cahaya pendek dari salah satu ujung kabel. Jika gempa bumi, misalnya, mengguncang kabel, getaran itu akan memantulkan sebagian cahaya itu kembali ke pengirim, yang dapat menggunakannya untuk merekonstruksi apa yang terjadi dan di mana.

Banyak ilmuwan telah memeluk DAS, tetapi memiliki batasan utama: jarak. Saat cahaya (atau sinyal lainnya) bergerak di sepanjang garis, itu melemahkan, atau kehilangan kekuatan. Jadi sulit menggunakan DAS untuk merasakan lebih dari beberapa lusin mil. Itu bukan prestasi kecil, tetapi bagaimana jika Anda ingin melihat, katakanlah, ke tengah lautan, ribuan mil dari pantai?

Pada tahun 2021, para peneliti yang dipimpin oleh Zhongwen Zhan, seorang ahli gempa di Caltech, menguji metode lain pada Curie, kabel milik Google yang membentang dari Los Angeles ke Valaparaíso, Chili, sejajar dengan pantai Pasifik Amerika yang sangat aktif. Tim itu mempelajari sidik jari gempa bumi pada lalu lintas sinyal reguler melalui kabel.

See also  Pemerintah AS menetapkan peluncuran 2023 untuk sistem pembayaran instan

Tetapi metode mereka memiliki kelemahan: Mereka tidak dapat mengetahui seberapa jauh sesuatu telah terjadi, hanya saja hal itu telah terjadi. “Mereka mendeteksi gempa bumi, tapi…mereka tidak tahu dari mana asalnya,” kata Spica.

Tentu saja, jika Anda mengobrol dengan teman Anda di luar negeri, suara Anda dapat mencapai satu sama lain tanpa masalah sama sekali. Itu karena kabel ini dilengkapi dengan perangkat yang disebut repeater. Seperti pemain dalam permainan telepon besar (hanya jauh, jauh lebih dapat diandalkan), repeater mengambil sinyal yang masuk dan memperkuatnya untuk mengirimkannya ke sinyal berikutnya.

Selama beberapa tahun, beberapa ilmuwan telah mendukung proposal, yang disebut SMART, untuk melengkapi repeater baru pada kabel masa depan dengan sensor seismik, tekanan, dan suhu yang murah. Perusahaan telekomunikasi sekarang memperhatikan: Satu proyek SMART—kabel yang menghubungkan daratan Portugal dengan pulau-pulau Atlantiknya—direncanakan mulai beroperasi pada tahun 2025.

Tetapi repeater kabel dasar laut sudah memiliki fungsi kedua: Untuk membantu operator kabel menemukan potensi masalah, repeater dapat mengirim sebagian sinyalnya kembali.

Marra dan rekan-rekannya memanfaatkan failsafe yang ada. Mereka mengirim laser inframerah melalui kabel dan memeriksa sinyal yang kembali dari setiap repeater. Dengan melakukan itu, mereka bisa mematahkan kabel penyeberangan laut menjadi potongan-potongan kecil sepanjang beberapa lusin mil.

“Saya tahu orang lain telah memikirkan bagaimana melakukan ini,” kata Bruce Howe, ahli kelautan di Universitas Hawai’i yang juga tidak terlibat dalam makalah ini, “tetapi mereka melakukannya.”

Kelompok Marra menguji teknik mereka pada kabel trans-Atlantik yang membentang antara Southport di Inggris Barat Laut dan Halifax di Atlantik Kanada. Mereka mampu mendeteksi tidak hanya gempa bumi—satu berasal dari Peru utara dan satu lagi berasal dari seluruh Indonesia—tetapi juga suara dari air yang bergerak di lautan.

See also  Bagaimana Tim Hortons memata-matai pelanggan melalui aplikasinya

Ada beberapa tangkapan. Pertama, kata Howe, deteksi semacam ini berbeda dari yang biasa dilakukan oleh para seismolog. Marra dan rekannya belum bisa mengukur kekuatan gempa. Dan membedakan gempa bumi dari, katakanlah, perubahan suhu laut mungkin terbukti sulit. Di sinilah beberapa metode—misalnya, teknik terbaru ini plus SMART—dapat bekerja bersama-sama.

Banyak ilmuwan yang tertarik dengan potensi kabel. “Saya benar-benar merasa bahwa terobosan terbesar [in seismology] akan dilakukan di lepas pantai, karena ada begitu banyak yang bisa dijelajahi,” kata Spica. Mereka bisa sangat meningkatkan sistem peringatan tsunami kita. Mereka mungkin membantu ahli geologi mengintip ke tempat-tempat yang kurang dipahami di mana lempeng tektonik datang bersama atau terpisah, seperti pegunungan di tengah laut. Dan mereka mungkin dapat membantu ahli kelautan memantau apa yang terjadi di lautan yang memanas.

“Uang, seperti biasa, adalah kendala utama,” kata Howe, “tetapi kemajuan terakhir menunjukkan bahwa kita dapat mengatasi ini.”