“Gökyüzündeki fırtınaları kullanarak yerin altında neler olduğunu görebiliyoruz.”
Yıldırım yere düştüğünde, çarpmanın etkisiyle çevreye küçük titreşimler yayılıyor. “Fırtına depremleri” olarak adlandırılan bu titreşimlerin son derece zayıf olduğu ve bilimsel açıdan fazla bir değer taşımadığı düşünülüyordu. Hatta bu sinyallerin, yeraltından gelen daha güçlü titreşimlerin tespit edilmesini zorlaştıran bir tür gürültü olduğu kabul ediliyordu.
Ancak Pennsylvania Eyalet Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, yüksek kaliteli fiber optik kablolar sayesinde bu zayıf titreşimlerin aslında önemli bilgiler taşıyabileceğini ortaya koydu.
Araştırmacılar, üniversite kampüsünün altına telekomünikasyon kabloları yerleştirdi ve bu kabloları sismologların kullandığı akustik sensörlere benzer şekilde çalışacak biçimde kullandı. Sistem, iki yıl boyunca meydana gelen 458 fırtına depremini tespit etti.
Ekip, bu verileri kullanarak yerin yaklaşık 100 metre altındaki jeolojik yapıların ayrıntılı bir görüntüsünü oluşturmayı başardı. Araştırmanın sonuçları Science Advances dergisinde yayımlandı.
Araştırmanın başındaki isimlerden Tieyuan Zhu, fırtınaların yerin altında neler olduğunu anlamak için kullanılabileceğini belirterek, sismologların genellikle “gürültü” olarak değerlendirdiği sinyalleri bilimsel bir veriye dönüştürdüklerini ifade etti.
Zayıf titreşimler önemli bir ipucu taşıyor
Sismoloji çalışmalarında genellikle yerin derinliklerinde meydana gelen depremlere ve bu olayların oluşturduğu güçlü sismik dalgalara odaklanılıyor. Ancak araştırmacılar, atmosferde meydana gelen olayların da Dünya'ya enerji aktararak ölçülebilir titreşimler oluşturabileceğine dikkat çekiyor.
Fırtınaların oluşturduğu bu sismik hareketler insanlar tarafından hissedilemeyecek kadar zayıf ve herhangi bir hasara yol açmıyor. Buna rağmen yüksek frekanslı olmaları, onları özellikle Dünya yüzeyine yakın jeolojik yapıların incelenmesi açısından değerli hale getiriyor.
Araştırmacılar, fiber optik kabloların bu küçük hareketleri algılayabilecek kadar hassas olduğunu daha önce fark etmişti. Bunun üzerine ekip, kabloların yalnızca titreşimleri tespit etmekle kalmayıp, yerin altında ne olduğunu haritalamak için kullanılıp kullanılamayacağını araştırdı.
Binlerce sensör gibi çalışıyor
Çalışmada, dağıtılmış akustik algılama olarak bilinen bir teknik kullanıldı. Bu yöntemde fiber optik kabloların içinden lazer darbeleri gönderiliyor ve yer hareketlerinin kablo üzerinde oluşturduğu çok küçük değişiklikler ölçülüyor.
Bu sayede tek bir fiber optik kablo, birbirine çok yakın yerleştirilmiş binlerce sismik sensör gibi çalışabiliyor.
Araştırmacılar, elde ettikleri ölçümlerin güvenilirliğini kontrol etmek için bölgenin jeolojik ve jeofizik özelliklerine ilişkin verileri de çalışmaya dahil etti. Sismik dalgaların ilerleme hızı, içinden geçtikleri malzemenin özelliklerine göre değiştiği için bu veriler, yerin sığ katmanlarının yapısının belirlenmesine yardımcı oldu.
Araştırmacılara göre fırtına kaynaklı sismik hareketler oldukça sık meydana geliyor. Ancak bu enerjinin büyük bölümü şimdiye kadar dikkate alınmıyordu. Yeni çalışma ise söz konusu titreşimlerin, yeraltını incelemek için sürekli ve ücretsiz bir doğal kaynak olarak kullanılabileceğini gösteriyor.
Aynı yöntem başka yerlerde de denenebilir
Araştırma ekibi, yöntemi farklı bölgelerde ve farklı jeolojik ortamlarda test etmeyi planlıyor. Çünkü fırtınaların özellikleri ve bölgedeki zeminin fiziksel yapısı, elde edilen görüntülerin kalitesini ve ulaşılabilecek derinliği etkileyebilir.
Zhu ayrıca yıldırımın oluşturduğu sismik enerjinin elektromanyetik kuvvetlerle nasıl etkileşime girdiğinin daha iyi anlaşılması gerektiğini belirtiyor.
Araştırmacılar yöntemin yalnızca Dünya'da değil, gelecekte diğer gezegenlerin ve uyduların yüzeylerinin altını araştırmak için de kullanılabileceğini düşünüyor. Örneğin Satürn'ün uydusu Titan'da gök gürültülü fırtınalar meydana geliyor.
Fırtınaların oluşturduğu sismik hareketler, geleneksel sismik araştırmaların yerini almayacak. Ancak depremlerin nadir olduğu veya geleneksel araştırmaların son derece pahalı ve zor olduğu bölgelerde doğal olarak tekrarlanan ek bir veri kaynağı sağlayabilir.
Araştırmanın ortaya koyduğu temel fikir ise oldukça basit: Dünya, atmosferde ve yüzeyinde meydana gelen olaylara sürekli tepki veriyor. Geçmişte yalnızca “gürültü” olarak kabul edilen bu zayıf sinyaller, aslında ayaklarımızın altında uzanan ve doğrudan görülemeyen jeolojik yapıların haritasını çıkarmak için önemli ipuçları taşıyor.
