Glasvezelnetwerken verzorgen nog steeds het overgrote deel van het internetverkeer in de wereld, maar ze kunnen ook worden gebruikt om uiterst nauwkeurige, op licht gebaseerde sensoren te ontwikkelen, waardoor onderzoekers en autoriteiten de meest verwoestende gevolgen van vulkanische activiteit kunnen bestuderen – en mogelijk kunnen voorkomen.

Onderzoekers van Caltech hebben in samenwerking met wetenschappers in IJsland een nieuwe manier ontwikkeld om vulkaanuitbarstingen te detecteren met behulp van optische vezels als sensoren. Het internationale team creëerde een gedistribueerd akoestisch detectiesysteem (DAS) en testte de effectiviteit ervan op het vulkanisch actieve schiereiland Reykjanes in IJsland.

Het gebied staat bekend om zijn frequente vulkanische activiteit, gekenmerkt door uitgestrekte lavavelden en ondergrondse magmastromen. Het gebied heeft de afgelopen jaren verschillende vulkaanuitbarstingen meegemaakt, waarvan sommige een ernstige bedreiging vormden voor nabijgelegen steden. Dankzij de nieuwe DAS-technologie kunnen bewoners in dit ruige deel van IJsland tot 30 minuten waarschuwing krijgen voordat lava uitbarst.

Op 10 november 2023, nadat het schiereiland Reykjanes te maken kreeg met een grootschalige magma-indringing, legden onderzoekers binnen tien dagen een 100 kilometer lange glasvezelkabel aan. DAS-systemen sturen laserpulsen door ongebruikte ondergrondse glasvezellijnen. Wanneer trillingen, zoals veroorzaakt door de beweging van magma, door de kabel gaan, veroorzaken ze subtiele faseveranderingen in het laserlicht. Onderzoekers kunnen deze veranderingen detecteren en analyseren om seismische activiteit te identificeren.

Het systeem maakt gebruik van 100 kilometer glasvezelkabels die effectief een lineaire reeks van duizenden traditionele seismische sensoren kunnen vervangen. Het DAS-systeem is uiterst nauwkeurig en kan grondvervormingen op millimeterschaal detecteren terwijl magma uit magmakamers diep onder de grond uitzet, stroomt en tegen de aardkorst duwt. Volgens de onderzoekers is de resolutie van de technologie veel hoger dan die van traditionele GPS- of satellietbeeldvormingsmethoden.

Het DAS-systeem verzamelde gedurende een jaar gegevens over ondergrondse magmabewegingen, en het onderzoeksteam gebruikte deze informatie vervolgens om een ​​eerste waarschuwingssysteem te ontwikkelen voor vulkanische activiteit op het schiereiland Reykjanes. Het systeem is ontworpen om het publiek 30 minuten tot uren te waarschuwen voordat een vulkaan uitbarst.

    Li Jiaxuan, de hoofdauteur van het onderzoek, zei dat DAS waardevolle toepassingen heeft in zowel wetenschappelijk onderzoek als de openbare veiligheid. Het systeem stelt wetenschappers in staat om magma-indringingen effectiever te monitoren, terwijl inwoners van het Reykjanes-schiereiland ook kritisch worden gewaarschuwd voor dreigende vulkaanuitbarstingen.