La utilización de cables de fibra óptica ha sido tradicionalmente asociada a las telecomunicaciones y al acceso a Internet. Sin embargo, un reciente avance en el ámbito de la investigación geológica ha revelado que estos cables pueden desempeñar un papel crucial en la obtención de imágenes del subsuelo. Este innovador enfoque fue llevado a cabo por Hilary Chang, estudiante de doctorado en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT).
Chang utilizó la red de cables de fibra óptica del MIT para implementar un método conocido como sensing acústico distribuido (DAS). A través de esta técnica, fue posible obtener imágenes del terreno subyacente, lo que resulta fundamental para evaluar el riesgo sísmico de una región, especialmente en áreas propensas a terremotos. Según Chang, «pudimos extraer ondas coherentes del entorno y utilizarlas para obtener información sobre el subsuelo». Este trabajo fue coautorado por Nori Nakata, científico principal de investigación en EAPS, y se publicó en la revista The Leading Edge.
Red de fibra óptica del MIT
La red de fibra óptica del campus del MIT, instalada entre 2000 y 2003, no solo se encarga del transporte de datos internos entre laboratorios y edificios, sino que también proporciona conexión a Internet. Este sistema cuenta con varios nodos principales que se ramifican en diferentes direcciones, formando una especie de telaraña. Dentro de esta red, hay cables denominados «fibra oscura», que no están en uso para la transmisión de datos, y que pueden ser empleados para experimentos como el desarrollado por Chang.
La técnica DAS permite utilizar cables de telecomunicaciones existentes y campos de vibraciones ambientales para extraer información sobre los materiales que atraviesan. Esto la convierte en una herramienta valiosa para zonas urbanas o el fondo oceánico, donde no se pueden desplegar sensores convencionales. Para llevar a cabo su experimento, Chang solicitó el apoyo de John Morgante, gerente de ingeniería de proyectos de infraestructura en el MIT, quien proporcionó información esencial sobre la instalación original de la red de fibra óptica.
Después de definir una ruta subterránea desde un nodo en el Edificio 24, Chang y un grupo de voluntarios conectaron un interrogador, un dispositivo que envía pulsos láser para detectar vibraciones a lo largo de los cables de fibra óptica. El experimento se llevó a cabo durante cinco días, y para validar la ruta de los cables, Chang realizó pruebas de golpeo en el suelo, registrando las coordenadas GPS de los cables.
Los resultados de la investigación mostraron una actividad ambiental notable en las formas de onda, que incluía el paso de vehículos y trenes cercanos. A partir de estas vibraciones, se lograron identificar las propiedades del terreno que atraviesan los cables. Chang concluyó que «el campus del MIT está construido sobre materiales suaves que cubren una roca dura relativamente», lo que reafirma información geológica previamente conocida en la zona.
Este tipo de información es esencial para regiones susceptibles a terremotos destructivos, como es el caso de Massachusetts, que ha experimentado temblores recientemente. Las zonas de Boston y Cambridge, caracterizadas por rellenos artificiales durante su rápida urbanización, son especialmente vulnerables debido a la estructura del subsuelo, que puede amplificar las frecuencias sísmicas y dañar edificaciones. Métodos no intrusivos como el utilizado por Chang pueden asegurar que los edificios cumplan con los códigos de construcción adecuados para los niveles de riesgo sísmico requeridos.
