乐队最强音 奏出地震波

埋在加州帕萨迪纳市地下的电缆显示，路易斯安那州巴吞鲁日的南方大学和A&M学院成为玫瑰游行中“最大声”的乐队。照片来源:尼克·TRE。史密斯

新年伊始，加州理工学院地震学家詹·闻仲在加州帕萨迪纳与成千上万的观众一起参加了盛大的玫瑰花车游行。詹·闻仲抱着他的小女儿，看着行进的乐队和彩车经过。当时，两根比头发还细的光纤被深埋在地下，记录着整个游行的震动过程。

如今，支持电话、电视和互联网服务的光缆网络层出不穷。自从科学家在1970年首次开发光缆来取代铜缆以来，仅在美国就安装了数百万公里的光纤。它们通过在薄玻璃中反射光线来传输数据。这种“暗纤维”可以反复制成低成本的地震传感器。

2019年11月，帕萨迪纳市*批准詹的团队使用两根“暗光纤”，每根长约37公里。研究人员连接了近红外激光器的一端。研究发现，大部分光沿着光纤传播，但一小部分被玻璃中的缺陷反射。研究人员测量了反向散射光到达仪器的时间。"你会听到这些缺陷的回声。"詹闻仲说。

通过随时间重复这些测量，并寻找回声时间的变化，研究人员可以推断出一个振动时间，这个时间可以将一米长的光纤拉伸几十亿分之一米。“突然间，你有了成千上万个传感器。你所需要做的就是获得连接到仪器的许可。”詹闻仲说。这项技术被称为分布式声波传感，最初是由美国军方在20世纪80年代开发的，用于探测潜艇。现在它被扩展到研究任何与振动相关的东西。

地震监测就是一个明显的例子，但是分布式声学传感器也可以用来研究冰川和水坑中的水流。莱斯大学的地球物理学家乔纳森·阿霍·富兰克林利用分布式声学传感技术跟踪阿拉斯加费尔班克斯附近的永久冻土融化。

詹·闻仲和他的同事决定用玫瑰游行来测试帕萨迪纳的网络。当行进的乐队和彩车经过时，他们记录了地震信号。上周，研究小组在《地震研究快报》上报道说，“最大声”的游行来自路易斯安那州巴吞鲁日的南方大学和A&M学院。

詹和其他研究人员设想，分布式声音传感将在未来无处不在。它不仅可以用来监测地震，还可以记录交通模式，揭示地下管道的缓慢泄漏，并识别外来入侵者。“你可以把它围在栅栏周围。如果有人试图钻到栅栏下面，你可以探测到震动。”Ajo-Franklin说。

这样的愿景将在不久的将来实现。目前，像洛杉矶这样的大城市已经拥有数万公里的光纤。"如果我们能把其中的百分之几转换成地震传感器，那就是一百万个传感器."詹闻仲说。