Главной функцией трансокеанических оптоволоконных кабелей является реализация глобальной системы коммуникаций. Спустя десятки лет эксплуатации они также стали важным научно-исследовательским инструментом – не только как технология передачи данных в сети интернет, но и как средство фиксирования землетрясений и афтершоков, незаметных даже для традиционных сейсмических станций. Теперь же учёные придумали новый способ использования оптоволоконных кабелей: с их помощью они «подслушивают» китов в глубинах Арктики.
Команда исследователей из Норвежского университета естественных и технических наук впервые использовала технику распределённого акустического зондирования для изучения китов. По словам соавтора исследования Леи Буффо, данный инструмент может значительно расширить возможности мониторинга морских обитателей благодаря покрытию участков, недоступных для других исследовательских методов. Как правило, для прослушки китов учёные используют гидрофоны, которые дают высокое качество данных, но имеют ограниченный радиус действия. Их необходимо размещать в 10-20 км друг от друга, чтобы определить местоположение и направление движения животных по принципу, схожему с триангуляцией в сотовой связи. Однако даже большой сетью гидрофонов невозможно охватить всю площадь океанов. На их фоне оптоволоконные кабеля, которые простираются на тысячи километров океанического дна, имеют гораздо более обширное покрытие.
Техника распределённого акустического зондирования является частью рутинного обследования целостности подводных коммуникаций. Отклонения от нормы могут служить признаком нарушения покрытия или обрыва линии. За «здоровьем» кабеля следит так называемый интеррогатор – оптический регистрирующий блок, который посылает по оптическим волокнам световые импульсы с чётко определёнными интервалами. Звуки и вибрации воздействуют на кабель и изменяют свойства прохождения света, и, анализируя эти колебания, учёные могут определить, что происходит рядом с кабелем. Буффо описала эту методику как виртуальный гидрофон. В рамках эксперимента учёные разместили виртуальные гидрофоны с интервалом в 4 метра и интерпретировали полученные данные в визуальном и звуковом форматах.
Подобно тому, как оптоволоконные кабеля улавливают вибрации землетрясений, они также могут распознавать звуковые вибрации пения китов, отражающиеся от подводных геологических структур. В рамках исследования внимание учёных было сконцентрировано на обитателях арктических вод: синих и горбатых китах, финвалах и сейвалах. Киты – одни из самых крупных животных на Земле, однако даже спустя десятилетия исследований учёные не обладают достаточным объёмом данных, чтобы установить природоохранный статус животных и предпринять соответствующие меры по их сохранению. Помимо пения, при помощи оптоволоконных кабелей исследователи могут услышать, если кит пострадал при столкновении с судном, угодил в рыболовные сети или выбрал нестандартный маршрут для сезонной миграции. Кроме того, распределённое акустическое зондирование позволяет учёным отслеживать колебания популяций китов, связанные с китобойным промыслом.
По словам Леи Буффо, её коллеги считают, что данная техника применима и для мониторинга других морских обитателей. В ходе дальнейших экспериментов они планируют расширить спектр исследования и узнать, какие ещё виды животных возможно «подслушать» при помощи оптоволоконных кабелей. Кроме того, исследователи рассчитывают на практике установить максимальный радиус действия виртуальных гидрофонов для отслеживания китов. Учёны надеются, что возможность получения данных из подводного мира в режиме реального времени позволит более оперативно реагировать на любые неблагоприятные изменения в популяциях морских обитателей.