不久前，研究人員利用高壓熱水在南極冰層中鉆鑿了兩個深達2.5千米的洞。待洞內的水完全凍結后，兩臺極其靈敏的地震傳感器將被永久封存于此。在這個地球上最安靜的區域，它們能夠探測到全球范圍內5級以上的所有地震。
這兩臺地震儀是美國地質調查局（USGS）耗資100萬美元開展的“深層冰層地震儀項目”的核心設備，目前已開始傳回有效探測信號。近日，它們監測到首個清晰的地震信號——日本沖繩附近發生的6.1級地震。由于南極地區僅設有少數幾個永久性地震監測站，新部署的地震傳感器將填補一項關鍵的研究空白——通過分析地震波在地球內部傳播方式的變化，探究地球地幔與地核的結構與組成。研究人員還期望它們能捕捉到南極冰蓋微弱的“呻吟聲”，從而增進對冰蓋如何滑入海洋及如何加劇海平面上升的了解。
“這是一個極其酷炫的項目，讓我們能夠真正地聆聽地球的聲音。”美國阿拉巴馬大學的地震學家Samantha Hansen說。
地球本身是一個嘈雜的星球。海浪聲、風聲、動物奔跑聲、車輛行駛聲等，都會產生干擾信號，地震學家必須將這些噪聲逐一過濾。此外，地球自轉還會扭曲地震事件產生的長周期地震波，對科研工作造成干擾。
在地震學家看來，能同時解決上述問題的地點，唯有南極。那里氣候嚴寒、環境靜謐，遠離海洋，也沒有人類基礎設施；同時，作為地球的兩極之一，該區域還能消除地球自轉帶來的影響。2002年，科學家曾在南極冰層下300米處安裝過一臺地震儀，但該設備目前已老化。
21世紀中期，物理學家開始在南極建造冰立方中微子天文臺——在86個鉆孔中布設傳感器陣列，探測來自遙遠宇宙的粒子。當時，USGS曾提出在其中一個鉆孔底部安裝一臺地震儀，但考慮到這個耗資近3億美元的項目風險極高，該請求被駁回。直到2020年，當該天文臺計劃進行一項耗資3700萬美元的升級時，USGS的地球物理學家Rob Anthony再次提出請求。這一次，美國威斯康星大學麥迪遜分校的物理學家Michael DuVernois和同事準備與USGS合作，共同建設世界上最深的地震監測站。
加拿大地震儀器企業Nanometrics負責設計這些地震儀，并協助設計了一艘特殊的容器來保護它們——這對于承受南極的高壓和低溫環境至關重要。該公司的首席地震儀設計師Geoffrey Bainbridge表示，這些儀器的“自身噪聲”水平是所有地震儀中最低的，甚至比地球本身的背景轟鳴聲還要微弱。
在如此深的冰層下運行，地震儀還需要進行一項特殊調整。地表的地震儀通常依靠GPS傳感器記錄地震波的到達時間，但GPS衛星的無線電信號無法穿透深厚的冰層。因此，南極的這兩臺地震儀被集成到冰立方中微子天文臺的電子系統中。該系統會將地震數據偽裝成中微子探測信號進行處理，之后再將數據解析出來，提供給地震學家使用。
Anthony表示，一旦新地震儀被納入由約150個站點組成的全球地震監測網絡后，其性能將是2002年舊設備的兩倍。
地震儀需等待鉆孔內的水體完全凍結后，才能全面投入運行。水體在結冰膨脹過程中可能會導致儀器發生偏移，一旦旋轉角度超過3度，設備將無法正常工作。一旦凍結，儀器便會永久固定在冰層中。“就像發射火箭一樣，火箭升空后，你無法將其召回進行維修。”Anthony比喻道。
DuVernois稱，截至上周，兩臺設備已正常開展探測與數據傳輸工作，傾斜角度均控制在1.5度以內，預計1個月左右洞內水體即可完全凍結。安裝團隊目前已開始撤離南極，數月之后，南極將進入極夜，屆時這兩臺地震儀將迎來真正絕對的靜謐環境。