原标题：新兴技术联手监测地震与海啸

研究人员使用海底地震仪研究地幔。图片来源：美国国家航空航天局

【科技创新世界潮】（494）

◎本报记者 刘 霞

深海，是科学仅剩的几处终极前沿之一。人类至今只探查了不足0.001%的海底。海洋学不仅有助人们理解气候变化、生态系统，对于研究地球深部的剧烈脉动，比如地震和它掀起的致命海啸，更是不可或缺。

英国《自然》网站在7月15日的报道中指出，先进的钻探技术、灵敏的地震传感器，以及将海底光缆变为巨型地震监测网等新兴技术手段，正联手组成深海之网，从不同维度探查地球深处，从而监测像地震、海啸这样的灾害。

海底地震仪为地幔“造影”

地球的板块构造由地幔对流驱动，地幔这层厚厚的固态岩石夹在地壳与地核之间，厚逾2800公里，占地球八成以上的体积，但其内部如何翻涌至今成谜。

为了看清地幔及其内部对流的细节，科学家将海底地震仪布设在洋底，借不同密度岩石对地震波速度的影响，来勾勒地幔深处的运动。英国伦敦大学学院地震学家安娜·费雷拉形象地描述：就像一锅沸腾的糖浆，不同密度的糖浆对流形态各异。那些比周围更热的固态地幔羽流向上涌动，曾在大洋中造就了冰岛、夏威夷群岛等火山链。

上世纪90年代，相关研究多聚焦太平洋。如今，由伦敦大学学院领衔的“新地震观测的向上地幔流”（UPFLOW）项目，正在亚速尔、加那利和马德拉群岛周边的大西洋底收集数据。这些海底地震仪一沉入海底便记录整年，捕捉地球深部的“脉搏”，再利用类似医学CT的技术，拼接出一幅幅地幔的三维图像。

这项技术的应用还不止于此。2022年3月，一场地震风暴震动了亚速尔群岛的圣乔治火山，火山喷发导致恐慌骤起。费雷拉团队火速布下6台海底地震仪，如同为火山装上了临时“心电监护仪”，迅速绘制出岩浆在地下的活动图像，为危机研判提供了关键依据。

“梦想”号从地球深处取芯

不过，再精妙的影像也只是间接描摹。科学家渴望亲手触碰来自地幔的岩石。于是，他们向地心钻进。

要触碰地幔，就必须钻透地壳的下边界——莫霍洛维奇不连续面（莫霍面）。在这里，地震纵波的速度会从每秒约7.0公里骤然跳升到8.1公里，标志地壳与地幔的分野。

科学家对2024年底启航的中国新型海洋科考船“梦想”号寄予厚望。它搭载的钻机最大钻探深度达11000米，比以往任何科学钻探船都深，从此，“打穿地壳，进入地球深部”不再只是遥远的梦想。

“梦想”号极有可能首次直接从地幔取芯，其获取的地球深部岩心样品，可为全球科学家了解地球板块构造、大洋地壳演化、古代海洋气候和生命演化等提供最直接的证据，帮助人类更好地认识海洋。

“水中顺风耳”捕捉海啸声波

在向地球更深处掘进的同时，另一种技术则在水层中布下了灵敏的“耳朵”，专门捕捉海啸的咆哮。

海啸可以从大洋一端悄然生成，然后扑向万里之外的海岸。英国卡迪夫大学应用数学家乌萨马·卡德里及其合作者，找到了一种在海啸登陆前数小时就预判其破坏力和袭击点的技术。

他们的法宝是水听器——一种水下麦克风，能捕捉到海啸源区发出的低频声波。卡德里团队据此构建数学模型，不到30秒就能在全球尺度上模拟海啸波的传播。

这项技术的关键在于，水下声音的传播速度约为海啸本身的3倍，这些声波信号会抢在海啸巨浪抵达前数小时传入水听器。这短短几个小时，就足以让低洼沿海居民获得宝贵的撤离时间。

海底光纤化身地震仪

当声波在海洋中疾驰时，跨越洋底的光纤光缆网也在悄无声息地感知地震的脉动。

2018年，德国波茨坦亥姆霍兹地球科学中心的地球物理学家首次证明，现有的海底光纤网络能够用来探测地震波。

这项名为分布式声学传感（DAS）的技术，原本为探测潜艇而研发，巧妙利用了光纤中的激光脉冲反射原理——一旦海底光纤被地震波拉伸，照射其中的光便会被这些缺陷反射，反射时间相对正常情况下的细微变化就被陆上的设备忠实记录，这就相当于给光纤安装了无数把“光学尺子”，使其具备感知地震、火山活动甚至海浪噪声的能力，能精准跟踪地震波沿海底狂飙的步伐。

由美国诺基亚贝尔实验室光通信研究员米凯尔·马祖尔牵头的团队，成功将一条连接夏威夷与加利福尼亚、全长4400公里的通信光纤，改造成了间距仅100米、拥有约4.4万个虚拟地震监测站的巨型探测器。

从为地幔“造影”到直钻莫霍面，从水听器抢先“听音”到光纤编织的感知巨网，这四大深海技术正相互补充，将曾经幽暗莫测的海底世界逐步点亮，让威胁人们生命财产安全的地震与海啸，再难隐藏行踪。（刘霞）

原标题：新兴技术联手监测地震与海啸 来源：科技日报