Des « thunderquakes » agissant comme des rayons X pour le sol
Des scientifiques ont récemment utilisé des ondes sonores intenses générées par des orages pour créer des cartes de la géologie peu profonde sous un grand campus universitaire américain.
Le géophysicien Tieyuan Zhu de l’Université d’État de Pennsylvanie et ses collègues ont analysé deux ans et demi de signaux sismiques détectés par des câbles en fibre optique sous le campus de University Park, incluant plus de 450 « thunderquakes ». L’équipe a ensuite converti ces signaux en images de la géologie proche de la surface, identifiant des zones susceptibles de provoquer des affaissements futurs et d’autres dangers, comme rapporté le 21 août dans Science Advances.
Les câbles en fibre optique, utilisés pour les télécommunications, s’étendent sur environ 4 kilomètres à State College, en Pennsylvanie, à une profondeur d’environ un mètre. Au cours de la dernière décennie, les chercheurs ont exploré des moyens d’utiliser ces « fibres sombres » déjà en place comme capteurs sismiques.
En 2019, une équipe de scientifiques de Penn State a décidé d’utiliser le réseau de fibre optique du campus pour détecter les ondes acoustiques générées par la foudre. Ces ondes de pression atmosphérique se propagent dans l’air, mais peuvent également transférer de l’énergie au sol, induisant de minuscules mouvements du sol. Bien que ces changements sismiques ne soient pas perceptibles par les humains, ils sont détectables par les fibres sensibles. Les fibres réagissent aux vibrations sismiques en s’étirant légèrement, ce qui augmente le temps de trajet de la lumière à travers le câble, fournissant un signal détectable de mouvement du sol.
L’étude de 2019 a prouvé que les câbles peuvent détecter des ondes sismiques générées par la foudre. Les chercheurs ont maintenant révélé que ces « thunderquakes », à l’instar des signaux sismiques classiques, peuvent être utilisés pour créer des images de la géologie souterraine jusqu’à environ 100 mètres de profondeur.
Penn State est situé sur un paysage karstique, riche en cavernes de calcaire et en fractures. Les nouvelles images ont révélé plusieurs zones faibles précédemment non détectées dans le calcaire. L’équipe a corroboré ces résultats avec des relevés de forage ainsi que des signes de déformation de surface mesurés par satellite.
Les « thunderquakes » peuvent faire plus que simplement identifier des dangers souterrains, affirment Zhu et ses collègues. Étant donné que les orages peuvent produire d’énormes signaux couvrant des dizaines de kilomètres carrés par événement, cette méthode pourrait être moins coûteuse et plus simple que les enquêtes sismiques traditionnelles, en particulier dans les villes dotées de réseaux de câbles en fibre optique existants.
Il pourrait même être envisageable d’utiliser les « thunderquakes » pour des enquêtes sismiques sur d’autres mondes, tels que Titan, connu pour ses mégas tempêtes durables, selon Zhu.
Source : Science Advances
