地震振动传感器 美研究人员开发出可用于探测月震的新型地震传感器

美研究人员开发出可用于探测月震的新型地震传感器

2024年4月12日，美国加州理工学院（California Institute of Technology）发布最新研究进展称，该校研究人员研发出一款名为“分布式声学传感（DAS）”的新兴地震传感器，可以实现以前所未有的精度测量月球地震。该传感器或将应用于美国国家航空航天局（NASA）下一步的阿尔忒弥斯（Artemis）探月任务计划。相关成果以《评估分布式声学传感（DAS）用于月震检测的可行性》（Assessing the feasibility of Distributed Acoustic Sensing (DAS) for moonquake detection）为题发表在《地球与行星科学通讯》（Earth and Planetary Science Letters）杂志上。

在20世纪70年代的阿波罗任务期间，几台地震仪被运抵月球，在那里收集了8年的月球地震震动数据。数据显示，一些月球地震的震级高达5级。与地球不同，月球的构造活动并不活跃。月球地震有不同的起源：一些是由于表面温度的昼夜温差引起的，另一些可能是由地球的引力引起的，还有一些是由于月球随着时间的推移缓慢冷却和收缩引起的。了解这些地震发生的方式、时间和地点对于规划月球任务至关重要，特别是如果要在月球表面建造月球基地这样的永久性结构。由于月球上只有几个相距很远的地震仪，月球地震的地震信号相当模糊，或者“嘈杂”。这是由所谓“散射现象”所导致，在这种现象中，地震波在穿过月球表面粉状的上层时变得不那么清晰。拥有多个传感器，就像光纤电缆拥有数千个传感器那样，将有助于澄清嘈杂的信号。

为此，来自加州理工学院的地球物理学研究人员开发了该款分布式声学传感（DAS）的传感器。DAS的工作机制是：为了将光缆用作密集的地震传感器阵列，激光发射器安置在光缆的一端，通过构成光缆核心的又长又细的玻璃束发射光束。这种玻璃有微小的缺陷（imperfections），可以将一小部分光线反射回光源，并在那里被记录下来。通过这种方式，每个缺陷都可以作为光纤电缆的可跟踪航路点，光缆通常埋在地面以下。地震波在地面上的移动会引起电缆的轻微摆动，从而改变了光在这些航路点之间的传播时间。因此，沿着电缆长度的缺陷就如同成千上万个独立的地震仪，使地震学家能够观察地震波的运动。例如，在整个加利福尼亚州使用电信光纤电缆，可能相当于在该州覆盖数百万个地震仪，使研究人员能够在光纤电缆附近的任何地方对地壳动力学进行详细观察。通过这种方式，电缆就像一个由数百个独立地震仪组成的序列，使研究人员能够非常精确地测量地震。最近的一项研究表明，一段100公里长的电缆可以起到相当于1万个地震仪的作用。研究人员在南极洲部署了一条配备DAS技术的光纤电缆。南极冰冷干燥的环境，远离人类活动，是地球上最接近月球的模拟物。DAS传感器足够灵敏，可以测量由冰破裂和移动引起的微小震动，这表明它们可以测量月震。

研究人员表示，在月球上使用DAS的另一个优点是，光纤电缆在物理上对恶劣的月球环境（高辐射、极端温度和大量灰尘）有很强的适应性。接下来该团队计划证明DAS可以在月球上有限的电力资源下运行，并进行更多的建模和分析，以了解小地震和遥远的地震是如何被探测到的。

转载本文请注明来源及作者：中国科学院西北生态环境资源研究院文献情报中心《地球科学动态监测快报》2024第8期 刘文浩 编译。

手机可以自动监测地震了！关键时刻能救命，附开通方法

地震监测的原理是电波的传播速度比地震波要快。这样，在震中第一时间监测到地震，就可以马上通知地震可能影响到的人群，减少生命和财产的损失。

而手机地震监测网，相比传统的地震监测仪，成本低、覆盖范围广、监测设备数量也大幅增加。纵使手机监测精度不如传统的监测仪，考虑到各方面的优点，它可以作为传统监测系统的极大补充。

早在2019年，小米便与成都高新减灾所合作，上线了地震预警系统，至今已成功预警4.0级以上地震35次，手机和电视累计下发量达到8640477次。目前，MIUI地震预警功能已经支持全国25个省份。

今天，小米宣布：现在起，小米手机不仅可以接收地震预警信息，还可以监测地震。小米与成都高新减灾研究所将启用小米手机的地震监测预警功能，共建手机地震监测预警网。MIUI12.5开发版已上线了地震监测功能，MIUI12.5稳定版也会尽快上线。

小米手机用户在手机系统的“手机管家”中找到“地震预警”功能并加入“地震监测志愿者”，便可开启该功能，之后还将获得专属志愿者编号。

开启后，当用户的小米手机传感器感受到震动，小米会通过边缘计算来判断是不是地震信息，但是频繁的人为活动和环境干扰也可能会满足上述要求。这就需要小米庞大的用户量，构建一张亿级传感器监测网，结合减灾所的地震数据AI测算能力，就能判断是否发生地震。

如果判断是地震，还能很快计算出震级、震中位置和传播的时间，第一时间向可能受影响的周边人群推送地震消息。

利用手机进行地震监测需要发送位置信息，这必然涉及到个人隐私问题。小米利用差分隐私来匿名处理用户信息，保障隐私安全。

通过手机监测地震，凭借庞大的用户量，传感器数量显著增加，不仅可以提升预警网的覆盖面和精准度，更有望通过高密度传感器解决地震预警网盲区。

所以，让自己的手机变成地震监测仪本身也是一种互助共享精神的体现。截至目前，除了小米以外，国内另外三家手机厂家vivo、OPPO和华为也都内置了地震预警接收功能到手机操作系统中，使中国约6亿手机内置了地震预警功能。

如果所有这些手机同时还变身地震监测仪，那么我们就能构建一个更为庞大的地震监测预警系统，为广大民众提供更为精准的预警信息，真正使科技发展更好地服务于人们的生活。

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