Un nouveau détecteur de séismes géant : les câbles sous-marins

Un groupe de chercheurs européens propose d’utiliser le réseau sous-marin de câbles en fibre optique pour détecter les tremblements de terre. Comment ? En projetant un faisceau laser à une extrémité de la fibre optique et en surveillant la lumière qui sort à l’autre extrémité.

Transformer les câbles sous-marins qui font circuler l’internet entre les continents en sismographes géants, telle est l’idée défendue dans un article paru dans la revue Science par le professeur Giuseppe Marra, du National Physical Laboratory au Royaume-Uni (NPL, le laboratoire national britannique pour les poids et mesures). Lui et son équipe ont mis au point un équipement qu’ils ont testé avec succès dans diverses conditions depuis 2016.

La plupart des stations sismiques sont situées sur la terre ferme et seulement quelques-unes sont installées dans les fonds marins. Le professeur Marra est parti d’un constat simple : 70 % de la surface de la planète sont couverts d’eau et plus d’un million de kilomètres de câbles sous-marins en fibre optique sont déployés au fond des mers. L’idée d’exploiter ces installations pour faire de la sismologie est venue du fonctionnement même du NPL. Ce dernier est relié à d’autres laboratoires européens par des connexions en fibre optique qui servent à synchroniser les mesures des horloges atomiques. Or, ces câbles passent sous les routes et les vibrations du trafic engendrent un bruit qu’il faut corriger en permanence.

Câbles sous-marin

Il y a plus d’un million de kilomètres de câbles Internet sous-marins qui parcourent nos mers et océans.

Pour utiliser un câble de télécommunication comme capteur sismique, les chercheurs injectent le faisceau d’un laser dans une extrémité de la fibre optique et surveillent la lumière qui sort de l’autre extrémité. Quand une onde sismique secoue le câble, elle déforme la lumière qui le traverse. En comparant le signal laser d’origine avec la lumière qui sort du câble, les chercheurs déterminent de combien le faisceau a été déformé en cours de route et en déduisent la puissance de la secousse sismique. Or, sur des câbles de plusieurs milliers de kilomètres les variations sont infimes, d’où le recours à un laser femtoseconde.

En associant les mesures sur plusieurs câbles, il est possible d’effectuer une triangulation qui permet de déterminer l’épicentre du séisme. L’utilisation des câbles sous-marins permettrait de recueillir des données sur les tremblements de terre qui commencent au milieu de l’océan et qui sont trop faibles pour être enregistrés sur des capteurs sismiques terrestres. Cela pourrait notamment contribuer à améliorer la détection des tsunamis et les systèmes d’alerte.

Câble sous-marin détection séismes

Cette infographie illustre l’un des essais effectués par le professeur Marra et son équipe sur un câble sous-marin reliant la Sicile à Malte. En bleu, les relevés de sismographes sous-marins classiques. En rouge, les relevés pratiqués sur le câble à fibre optique. Le sismographe N°1 près de l’extrémité maltaise du câble, plus proche de l’épicentre du séisme, a détecté le séisme peu avant le câble. Le sismographe près de l’extrémité de la Sicile l’a identifié peu de temps après. (Source : G. Marra et al.)

L’équipe du professeur Marra a conduit plusieurs expérimentations qui ont permis de valider le principe technique. Un câble de 79 kilomètres dans le sud de l’Angleterre a détecté des vibrations liées à des séismes, en Nouvelle-Zélande et au Japon, que les sismomètres ont évaluées respectivement à 7,9 et 6,9. En septembre dernier, un câble sous-marin qui s’étend sur 96 kilomètres de la Sicile à Malte a détecté un tremblement de magnitude 3,4 émanant du milieu de la mer Méditerranée. En novembre, des câbles, cette fois-ci terrestres situés au Royaume-Uni et en Italie, ont détecté un séisme de magnitude 7,3 qui s’est produit à la frontière entre l’Irak et l’Iran.

« Nous avons détecté des tremblements de terre sur des liaisons terrestres et sous-marines d’une longueur de 75 à 535 km et une distance géographique de l’épicentre du séisme allant de 25 à 18.500 km », écrivent les chercheurs. Mais ils précisent qu’il va leur falloir à présent éprouver leur dispositif en conditions réelles sur des liaisons transocéaniques.

Source : Futura-Sciences

Vous pouvez consulter, sur le site d’Archipel des Sciences, l’exposition « Quand la terre tremble…« , ainsi que la page Risques majeurs.

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