El noroeste del Pacífico cuenta con una extensa red de más de 600 estaciones de monitoreo sísmico que ayudan a los investigadores a rastrear fenómenos tectónicos y volcánicos, incluidos los terremotos.
por Gillian Dohrn, Universidad de Washington
Estos datos proporcionan información clave sobre las fallas regionales y alimentan los sistemas de alerta temprana, lo que puede brindar a la comunidad momentos valiosos para prepararse antes de que ocurra un desastre natural. Sin embargo, una amenaza significativa para esta región se encuentra a kilómetros de la costa, donde la placa de Juan de Fuca se subduce bajo la placa norteamericana, formando la Zona de Subducción de Cascadia.
Monitorear la actividad en las fallas del fondo oceánico es un desafío y los métodos existentes a menudo no producen suficientes datos para realizar análisis detallados.
Para superar este obstáculo, los investigadores están experimentando con una técnica llamada Detección Acústica Distribuida, o DAS, que implica medir las vibraciones del fondo del océano con cables de fibra óptica, que recubren el lecho marino para las telecomunicaciones globales.
Los avances recientes permiten a los investigadores recopilar datos de cables activos y utilizar inteligencia artificial para capturar terremotos distantes que de otro modo pasarían desapercibidos.
En un estudio publicado en Seismological Research Letters, investigadores de la Universidad de Washington aprovecharon el Sistema Regional de Cableado de la Iniciativa del Observatorio Oceánico, que abarca el límite de las placas tectónicas y transmite datos a través de un cable de fibra óptica.
A diferencia de los experimentos anteriores que dependían de fibras oscuras o fuera de línea para la recopilación de datos , este nuevo estudio demuestra que la tecnología DAS puede funcionar sin interferir con la red OOI.
«Lo que creamos es el punto de partida de cualquier análisis sísmico», afirmó la coautora Marine Denolle, profesora asociada del departamento de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la Universidad de Washington. «Una vez que nuestro algoritmo de IA mejore los datos, podremos usar las fluctuaciones para fines científicos».
La red de cables de fibra óptica captó la atención de los investigadores en la última década, al percatarse de su potencial para registrar datos sólidos de la Tierra. Los cables transmiten bits de información a grandes distancias en forma de fotones, o partículas de luz.
Un sensor, llamado interrogador, envía un pulso de luz a través del cable, pero a veces las imperfecciones en el núcleo hacen que la luz se desvíe hacia el origen de la señal.
Las perturbaciones cerca del cable pueden desviar las partículas desviadas de su curso y, cuando regresan al origen, los investigadores trazan su camino para localizar la perturbación.
«Cuando el terremoto es pequeño o lejano, la energía en el cable es relativamente baja en comparación con el océano, y la señal queda sepultada por el ruido de fondo», dijo el coautor Qibin Shi, ex investigador postdoctoral de la Universidad de Washington en el Departamento de Ciencias de la Tierra y el Espacio, que ahora es sismólogo en la Universidad de Rice.
En un estudio previo , investigadores de la Universidad de Washington desarrollaron un algoritmo que aísla la señal y la amplifica hasta 2,5 veces por encima del ruido de fondo . Basta con dejar que el algoritmo explore los datos y aprenderá a reconocer la señal; en este caso, un terremoto.
Los investigadores utilizaron datos de 285 terremotos ocurridos en Cook Inlet, Alaska, en 2023 como conjunto de datos de entrenamiento.
«Un modelo bien entrenado identificará terremotos indetectables para el ojo humano», afirmó Shi. «Esto marca el primer paso hacia un modelo fundamental de propósito general para terremotos».
Para confirmar que también filtraría datos recopilados en otros lugares, los investigadores validaron su modelo en el sitio de prueba en Oregón, utilizando un cable con corriente. Experimentos anteriores, incluyendo la prueba en Alaska, han obtenido datos de cables inactivos o fibras oscuras.
En Oregón, los investigadores demostraron que podían recopilar datos de alta calidad mientras los cables transmitían datos. Se conectaron al Sistema de Cableado Regional de la Iniciativa del Observatorio Oceánico, que contiene cables de fibra óptica , y ajustaron el algoritmo a la frecuencia de las ondas sísmicas provenientes de terremotos de pequeña y mediana magnitud a gran distancia.
Luego, los investigadores rastrearon la señal hasta regiones específicas de la zona de subducción y localizaron con precisión la ubicación de un terremoto.
«Es lo más cerca que podemos llegar de donde se desarrolla la acción», dijo Denolle. «Así que, para abordar cuestiones científicas, para el monitoreo y para las alertas tempranas de tsunamis y terremotos , es nuestra mejor opción».
El sistema también es portátil y sólo requiere una cantidad modesta de potencia informática para funcionar.
El reciente experimento en Oregon duró sólo tres días y produjo grandes volúmenes de datos de alta calidad, posiblemente más de los que el equipo sabe qué hacer con ellos, agregó Denolle.
Su reto ahora es determinar cómo gestionar los datos. Ambos conjuntos de datos se publicaron con acceso gratuito, y el de Alaska es el mayor conjunto de datos de un solo sitio de su tipo. El equipo está negociando ubicaciones permanentes para su sistema de monitoreo y explorando colaboraciones.
«Este es el futuro», dijo Denolle. «Vamos a comprender la tectónica de placas mediante el estudio de pequeños terremotos, y este sistema nos brinda un acceso sin precedentes a esos datos».
Más información: Qibin Shi et al., Detección acústica distribuida multiplexada en alta mar en el centro de Oregón, Seismological Research Letters (2025). DOI: 10.1785/0220240460
