不久前，研究人员利用高压热水在南极冰层中钻凿了两个深达2.5千米的洞。待洞内的水完全冻结后，两台极其灵敏的地震传感器将被永久封存于此。在这个地球上最安静的区域，它们能够探测到全球范围内5级以上的所有地震。
这两台地震仪是美国地质调查局（USGS）耗资100万美元开展的“深层冰层地震仪项目”的核心设备，目前已开始传回有效探测信号。近日，它们监测到首个清晰的地震信号——日本冲绳附近发生的6.1级地震。由于南极地区仅设有少数几个永久性地震监测站，新部署的地震传感器将填补一项关键的研究空白——通过分析地震波在地球内部传播方式的变化，探究地球地幔与地核的结构与组成。研究人员还期望它们能捕捉到南极冰盖微弱的“呻吟声”，从而增进对冰盖如何滑入海洋及如何加剧海平面上升的了解。
“这是一个极其酷炫的项目，让我们能够真正地聆听地球的声音。”美国阿拉巴马大学的地震学家Samantha Hansen说。
地球本身是一个嘈杂的星球。海浪声、风声、动物奔跑声、车辆行驶声等，都会产生干扰信号，地震学家必须将这些噪声逐一过滤。此外，地球自转还会扭曲地震事件产生的长周期地震波，对科研工作造成干扰。
在地震学家看来，能同时解决上述问题的地点，唯有南极。那里气候严寒、环境静谧，远离海洋，也没有人类基础设施；同时，作为地球的两极之一，该区域还能消除地球自转带来的影响。2002年，科学家曾在南极冰层下300米处安装过一台地震仪，但该设备目前已老化。
21世纪中期，物理学家开始在南极建造冰立方中微子天文台——在86个钻孔中布设传感器阵列，探测来自遥远宇宙的粒子。当时，USGS曾提出在其中一个钻孔底部安装一台地震仪，但考虑到这个耗资近3亿美元的项目风险极高，该请求被驳回。直到2020年，当该天文台计划进行一项耗资3700万美元的升级时，USGS的地球物理学家Rob Anthony再次提出请求。这一次，美国威斯康星大学麦迪逊分校的物理学家Michael DuVernois和同事准备与USGS合作，共同建设世界上最深的地震监测站。
加拿大地震仪器企业Nanometrics负责设计这些地震仪，并协助设计了一艘特殊的容器来保护它们——这对于承受南极的高压和低温环境至关重要。该公司的首席地震仪设计师Geoffrey Bainbridge表示，这些仪器的“自身噪声”水平是所有地震仪中最低的，甚至比地球本身的背景轰鸣声还要微弱。
在如此深的冰层下运行，地震仪还需要进行一项特殊调整。地表的地震仪通常依靠GPS传感器记录地震波的到达时间，但GPS卫星的无线电信号无法穿透深厚的冰层。因此，南极的这两台地震仪被集成到冰立方中微子天文台的电子系统中。该系统会将地震数据伪装成中微子探测信号进行处理，之后再将数据解析出来，提供给地震学家使用。
Anthony表示，一旦新地震仪被纳入由约150个站点组成的全球地震监测网络后，其性能将是2002年旧设备的两倍。
地震仪需等待钻孔内的水体完全冻结后，才能全面投入运行。水体在结冰膨胀过程中可能会导致仪器发生偏移，一旦旋转角度超过3度，设备将无法正常工作。一旦冻结，仪器便会永久固定在冰层中。“就像发射火箭一样，火箭升空后，你无法将其召回进行维修。”Anthony比喻道。
DuVernois称，截至上周，两台设备已正常开展探测与数据传输工作，倾斜角度均控制在1.5度以内，预计1个月左右洞内水体即可完全冻结。安装团队目前已开始撤离南极，数月之后，南极将进入极夜，届时这两台地震仪将迎来真正绝对的静谧环境。
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