Ένα καλώδιο οπτικών ινών μήκους περίπου 500 μέτρων μετατρέπεται σε ένα πρωτοποριακό υποθαλάσσιο σύστημα παρακολούθησης, που φιλοδοξεί να καταγράψει την ηφαιστειακή και υδροθερμική δραστηριότητα στον βυθό της Μήλου και της Σαντορίνης.
Σύμφωνα με το Cyclades 24, η πόντιση του καλωδίου πραγματοποιείται αυτές τις ημέρες στον υποθαλάσσιο κρατήρα του Κολούμπου, στο πλαίσιο της ωκεανογραφικής αποστολής «HYDROSENSE». Στόχος είναι να αξιοποιηθεί η τεχνολογία οπτικών ινών για την καταγραφή ανεπαίσθητων δονήσεων και ακουστικών σημάτων, τα οποία θα μπορούσαν να αποκαλύψουν διεργασίες που μέχρι σήμερα παραμένουν δύσκολο να εντοπιστούν.
Στην αποστολή συμμετέχουν ερευνητές από το Εργαστήριο Φυσικής Γεωγραφίας του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του ΕΚΠΑ, το αμερικανικό ερευνητικό ινστιτούτο Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) και το Εθνικό Ερευνητικό Συμβούλιο της Ιταλίας (CNR). Οι εργασίες πραγματοποιούνται με το ερευνητικό σκάφος «Gaia Blu» του CNR.
Ένα καλώδιο οπτικών ινών που ποντίστηκε στο πλαίσιο δοκιμής ενός φορητού συστήματος DAS στον κόλπο του Παλαιοχωρίου στη Μήλο. Credit: Milos Scubaholics
Γιατί επιλέχθηκε ο Κολούμπος
Το υποθαλάσσιο ηφαίστειο, βορειοανατολικά της Σαντορίνης, αποτελεί περιοχή ιδιαίτερου ενδιαφέροντος για την παρακολούθηση γεωκινδύνων, αλλά και ένα μοναδικό φυσικό πεδίο δοκιμής νέων τεχνολογιών.
Στις αρχές του 2025, η περιοχή βίωσε έντονη ηφαιστειοτεκτονική και μαγματική κρίση διάρκειας περίπου ενός μήνα. Η σεισμική δραστηριότητα μετατοπίστηκε γρήγορα προς τα βορειοανατολικά του Κολούμπου, με κατεύθυνση τη νησίδα Άνυδρο, ενώ καταγράφηκαν περισσότεροι από 30.000 σεισμοί.
Τα γεγονότα εκείνης της περιόδου ανέδειξαν την ανάγκη ενίσχυσης των υποδομών υποθαλάσσιας παρακολούθησης. Παρά την πρόοδο στην έρευνα της περιοχής, οι επιστήμονες εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν σημαντικά κενά, καθώς τα χερσαία σεισμολογικά δίκτυα δεν μπορούν να εντοπίσουν όλα τα ασθενή ακουστικά σήματα που συνδέονται με μικροσεισμικές εξάρσεις. Παράλληλα, παραμένει περιορισμένη η γνώση για τις υποθαλάσσιες διόδους από τις οποίες διαφεύγουν θερμά ρευστά και αέρια.
Πώς το καλώδιο οπτικών ινών «ακούει» τον βυθό
Η αποστολή «HYDROSENSE» αξιοποιεί την τεχνολογία Κατανεμημένης Ακουστικής Ανίχνευσης (Distributed Acoustic Sensing – DAS). Μέσω αυτής, ένα καλώδιο οπτικών ινών μετατρέπεται σε ένα εκτεταμένο δίκτυο αισθητήρων.
Το σύστημα στέλνει παλμούς λέιζερ μέσα στην οπτική ίνα και μετρά τις ελάχιστες μεταβολές στο φως που ανακλάται. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να ανιχνεύει δονήσεις και ακουστικές διαταραχές σε εκατοντάδες σημεία κατά μήκος του καλωδίου, λειτουργώντας ουσιαστικά σαν μια υποθαλάσσια συστοιχία αισθητήρων.
Κεντρικός στόχος του πειράματος είναι να διαπιστωθεί εάν ο ήχος που παράγεται από τις φυσαλίδες αερίου οι οποίες διαφεύγουν από τον πυθμένα μπορεί να αποκαλύψει την ποσότητα του αερίου που εκλύεται και τον τρόπο με τον οποίο αυτή μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου.
Για την αξιολόγηση των μετρήσεων, οι επιστήμονες χρησιμοποιούν παράλληλα και άλλα όργανα: υποθαλάσσια στερεοσκοπική κάμερα, αισθητήρες θερμοκρασίας και υδρόφωνο, το οποίο καταγράφει τους ήχους από τη διαφυγή του αερίου.
Οι ερευνητές εξετάζουν εάν μπορούν να ξεχωρίσουν τα ακουστικά σήματα και τις δονήσεις που προκαλούν οι φυσαλίδες από τους υπόλοιπους υποθαλάσσιους θορύβους, αλλά και εάν μπορούν να παρακολουθούν τις μεταβολές στις εκπομπές αερίων.
Τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να συμβάλουν στην καλύτερη κατανόηση της συμπεριφοράς των υδροθερμικών και ηφαιστειακών συστημάτων, ανοίγοντας τον δρόμο για την ανάπτυξη τεχνολογιών έγκαιρης προειδοποίησης. Μετά την ολοκλήρωση της αποστολής, το καλώδιο θα ανασυρθεί. Εφόσον η μέθοδος αποδειχθεί αποτελεσματική, θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στο μέλλον για τη συνεχή παρακολούθηση μεγάλων υποθαλάσσιων περιοχών.
Η πρώτη δοκιμή στη Μήλο
Πριν από την εφαρμογή της στον Κολούμπο, η τεχνολογία δοκιμάστηκε στη Μήλο, η οποία διαθέτει ένα από τα μεγαλύτερα γνωστά ρηχά υποθαλάσσια γεωθερμικά συστήματα στον κόσμο.
Στην περιοχή, το θαλασσινό νερό εισχωρεί σε διαπερατά ιζήματα και ρωγματωμένα πετρώματα, θερμαίνεται σε βάθος και επιστρέφει στον πυθμένα, μεταφέροντας διαλυμένα χημικά στοιχεία και αέρια.
Όπως εξηγεί στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο Άαρον Μικάλεφ, επικεφαλής ερευνητής στο εργαστήριο Seafloor Processes Lab του MBARI, οι υδροθερμικές πηγές βρίσκονται σε ρηχά νερά και κοντά στην ακτή. Αυτό επέτρεψε στην επιστημονική ομάδα να εγκαταστήσει το σύστημα ανίχνευσης λέιζερ σε προστατευμένη τοποθεσία στην ξηρά.
Με τη βοήθεια ντόπιων δυτών, ποντίστηκαν περίπου 500 μέτρα καλωδίου στον θαλάσσιο πυθμένα, κοντά σε γνωστά σημεία εκπομπής αερίων, γεγονός που έδωσε στους ερευνητές τη δυνατότητα να ελέγχουν καλύτερα τις συνθήκες του πειράματος.
Παράλληλα, χρησιμοποιήθηκε το αυτόνομο υποθαλάσσιο ρομπότ «MOLA AUV», που αναπτύχθηκε από το εργαστήριο CoMPAS Lab του MBARI. Το ρομπότ χαρτογράφησε περιοχές του πυθμένα σε υψηλή ανάλυση και σε τρεις διαστάσεις, καταγράφοντας υδροθερμικές δομές, εκλύσεις αερίων, βακτηριακούς τάπητες και ορυκτές αποθέσεις.
Η δύσκολη αποστολή στον κρατήρα του Κολούμπου
Η εφαρμογή της τεχνολογίας στον Κολούμπο είναι σημαντικά πιο απαιτητική από την πρώτη δοκιμή στη Μήλο. Η υδροθερμική δραστηριότητα εκδηλώνεται μέσα σε ένα ενεργό υποθαλάσσιο ηφαιστειακό σύστημα, όπου αλληλεπιδρούν μαγματικές διεργασίες, κινήσεις ρηγμάτων και κυκλοφορία ρευστών.
Ο Άαρον Μικάλεφ περιγράφει την περιοχή ως μια διαφορετική και ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα επιστημονική πρόκληση. Όπως αναφέρει, οι ερευνητές σχεδιάζουν να ποντίσουν περίπου 500 μέτρα καλωδίου από το ερευνητικό σκάφος, μέσα στον ηφαιστειακό κρατήρα, σε βάθη που πλησιάζουν τα 500 μέτρα.
Σε αντίθεση με τη Μήλο, η τοποθέτηση δεν μπορεί να γίνει με τη βοήθεια δυτών, ενώ το απότομο και σύνθετο ηφαιστειακό ανάγλυφο δυσκολεύει την ακριβή πόντιση. Για τον λόγο αυτό θα χρησιμοποιηθεί ειδικό σύστημα πόντισης, με την υποστήριξη υποβρύχιων ρομποτικών παρατηρήσεων μέσω τηλεχειριζόμενου οχήματος (MiniROV).
Το MiniROV διαθέτει προηγμένους αισθητήρες του εργαστηρίου CoMPAS του MBARI, οι οποίοι θα επιτρέψουν τη χαρτογράφηση γεωλογικών δομών και υδροθερμικών χαρακτηριστικών σε τρεις διαστάσεις και με υψηλή ανάλυση.
«Επιστημονικό άλμα» για την υποθαλάσσια ηφαιστειολογία
Η καθηγήτρια Γεωλογικής Ωκεανογραφίας του ΕΚΠΑ, Εύη Νομικού, χαρακτηρίζει την εισαγωγή της τεχνολογίας DAS στον Κολούμπο και στο υδροθερμικό πεδίο της Μήλου «ένα πραγματικό επιστημονικό άλμα για την υποθαλάσσια Ηφαιστειολογία και Ωκεανογραφία στο Αιγαίο».
Όπως εξηγεί, η μετατροπή ενός οπτικού καλωδίου σε ένα πυκνό δίκτυο χιλιάδων εικονικών αισθητήρων επιτρέπει στους επιστήμονες να καταγράφουν με μεγαλύτερη ακρίβεια διεργασίες που δεν είναι εύκολο να εντοπιστούν από τα χερσαία σεισμολογικά δίκτυα. Παράλληλα, υπογραμμίζει τη σημασία της συνεργασίας με το αμερικανικό ερευνητικό ινστιτούτο MBARI για τη μεταφορά τεχνογνωσίας και τεχνολογίας αιχμής στο νότιο Αιγαίο.
Η ίδια επισημαίνει ότι η σεισμοηφαιστειακή κρίση των αρχών του 2025 κατέδειξε την ανάγκη για αδιάλειπτη υποθαλάσσια παρακολούθηση. Σύμφωνα με την καθηγήτρια, η πόντιση του καλωδίου στον κρατήρα και η σύνδεσή του με το σύστημα Geo-Sense θα επιτρέψουν την καταγραφή του υποθαλάσσιου σεισμικού βόμβου (tremor), μικροσεισμικών εξάρσεων και της γεωμετρίας των διόδων ρευστών, καθώς και τη μελέτη της σχέσης της υδροθερμικής δραστηριότητας με τις μικροβιακές κοινότητες του πυθμένα.
Σύμφωνα με το Cyclades 24, η καθηγήτρια θέτει παράλληλα ως προτεραιότητα την επανατοποθέτηση όλων των οργάνων του υποθαλάσσιου ηφαιστειακού παρατηρητηρίου SANTORY στον Κολούμπο, με κρατική χρηματοδότηση και τη στήριξη του Δήμου Θήρας.
Όπως τονίζει, η μόνιμη παρακολούθηση του βυθού δεν μπορεί να στηρίζεται αποκλειστικά σε περιοδικά ερευνητικά προγράμματα, αλλά απαιτεί σταθερή θεσμική και οικονομική υποστήριξη, με στόχο την ασφάλεια της Σαντορίνης και του νοτίου Αιγαίου.