Weten wat zich onder de grond bevindt? Dankzij donderslagen en glasvezelkabels is het mogelijk de aarde te ‘scannen’.

Na een hete en droge zomer dienen zich deze week de onweersbuien aan. Het gedonder tijdens zo’n bui laat de aarde een beetje trillen. Onderzoekers van Penn State University (VS) hebben nu ontdekt dat deze zogenoemde thunderquakes kunnen worden gebruikt als scanapparaat voor de aardbodem. Ze publiceerden erover in het vaktijdschrift Science Advances.

Lees ook:

• Picture Perfect: onweersbui vanuit de ruimte
• Krijgen we door klimaatverandering meer en heftigere onweersbuien?
• Tropische onweerswolken blijken ‘kookpot’ van gammastraling

Seismometers

Geologen gebruiken aardbevingen om uit te vinden hoe het inwendige van de aarde eruitziet. Dit vakgebied heet seismische tomografie. Vindt er een aardbeving plaats, dan worden de trillingen opgepikt door de vele seismometers die op aarde zijn opgesteld.

De snelheid waarmee de bevingsgolven zich ondergronds voortplanten, vertelt iets over de materie waar ze doorheen zijn gereisd. Dankzij seismische tomografie weten we bijvoorbeeld waaruit de aardkern bestaat en dat aardplaten zinken en weer gerecycled worden.

Glasvezelkabels

Nu deden onderzoekers van Penn State iets unieks: ze gebruikten geen aardbevingen als trillingsbron, maar donderslagen. Die geluidsgolven veroorzaken namelijk ook aardtrillingen. En die pikte het team niet op via seismometers, maar met behulp van doodgewone glasvezelkabels voor telecom.

Tieyuan Zhu en collega’s gebruiken daarbij zogenoemde distributed acoustic sensing technology (DAS). Ze vuurden een laserstraal af door een 4 kilometer lang bestaand glasvezelnetwerk onder de universiteitscampus.

Wanneer het dondert rondom de universiteit, gaat de bodem trillen en dat leidt tot piepkleine vervormingen in de kabels. Daardoor verandert het teruggekaatste laserlicht. Door die veranderingen te analyseren, kon het team van Zhu vervolgens een soort foto maken van de grond onder de campus.

Geen dynamiet nodig

Thunderquakes vormen gratis en milieuvriendelijke bronnen van trillingen voor seismische tomografie. Je hoeft er niet voor te graven (zoals bij de plaatsing van seismometers) of dynamietexplosies te gebruiken (in gebieden waar weinig of geen aardbevingen voorkomen, zoals grote delen van de VS en Europa). Steden en kwetsbare gebieden kunnen eenvoudig gescand worden via bestaande glasvezelkabels.

De onderzoekers willen de methode nu grootschaliger gaan testen, zoals langs de oostkust van de VS. Zo kan een flinke onweersbui in de toekomst niet alleen zorgen voor spektakel in de lucht, maar ook voor vlijmscherpe foto’s van de grond onder onze voeten.

Bronnen: Science Advances, Penn State University

Beeld: Felix Mittermeier/Unsplash