虽然当前的地震仪能精密识别轻微的震动，但地震的早期预警依然是个难题，因其距离相对较短、且价格昂贵。不过斯坦福大学的一项研究表明，我们其实早已在脚下预埋了一个大范围的地震探测网络，它就是用于城市高速互联网传输的光纤线缆。光纤的工作原理是让光信号在玻璃纤维中跳跃传导，即便是细微的干扰，都可以在信号回传时被测量到。这项技术被称作“分布式声传感”(DAS)，且早已被石油和天然气行业所运用。

　　斯坦福大学地底埋设的一条 3 英里(4.8 公里)光纤线缆，一年内可以探测到 800 起地震事件。【图片来自：斯塔门设计&维多利亚和阿尔伯特博物馆】

　　研究合著者 Eileen Martin 表示：

　　DAS 的工作方式是，当光信号在玻璃种遇到各种杂质和反弹的时候，如果线缆是完全静止的，那它的‘反向散射’(backscatter)将始终是一样的。

　　但若光纤在某些区域有‘伸展’—— 比如振动或应变导致 —— 那该信号就会有所变化。

　　为了研究这些线缆是否可以用来监测和评估地震，研究人员在斯坦福园区内埋设了一根 3 英里(4.8 公里)长的“8”字形光缆、辅以激光询问应答机，以记录任何动静。

　　上面是斯坦福大学“光纤地震观测站”于 9 月 8 号探测到 2000 英里(3220 公里)外的墨西哥大地震的信号图。【via Siyuan Yuan】

　　该光纤地震观测站于 2016 年 9 月投入使用，结果一年间就记录了 800 多起事件。其中包括附近采石场的爆破，当地的小地震、甚至墨西哥 9 月刚经历的那场 8.2 级大地震。

　　值得一提的是，该观测站甚至接收到了同一地震源传来的两个地震信号，震级分别为 1.6 和 1.8 。首席研究员 Biondo Biondi 说到：

　　如预期的那样，两场地震拥有相同的波形，因为它们来自同一个地方，但是大地震的振幅更大一些 —— 这表明光纤地震观测站能够正确地分辨不同震级的地震。

　　同样有趣的是，该地震观测台还能分辨 S 波(横波)和 P 波(纵波)的区别(即冲击波在地面上以不同的速度传播)。P 波跑得比 S 波快、但要弱得多，使之成为了早期预警系统的一个关键部分。

　　有关这项研究的详情，已经发表在近日出版的《2017 地球物理学家学会技术扩展项目摘要》(SEG Technical Program Expanded Abstracts 2017)上。