Les sismologues de Caltech, en collaboration avec les experts en optique de Google, ont développé une méthode d'utilisation des câbles de télécommunication sous-marins existants pour détecter les tremblements de terre.
Un vaste réseau de plus d'un million de kilomètres de câbles à fibres optiques se trouve au fond des océans de la Terre. Dans les années 80, les entreprises de télécommunications et les gouvernements ont commencé à poser ces câbles, chacun pouvant s'étendre sur des milliers de kilomètres. Aujourd'hui, le réseau mondial est considéré comme l'épine dorsale des télécommunications internationales.
Les scientifiques recherchent depuis longtemps un moyen d'utiliser ces câbles immergés pour surveiller le sismicité. Après tout, plus de 70% du globe est recouvert d'eau et il est extrêmement difficile et coûteux d'installer, de surveiller et de faire fonctionner des sismomètres sous-marins pour suivre les tremblements de terre sous la mer.
Pour détecter les tremblements de terre et les tsunamis, nous avons déjà un réseau à exploiter
L'idéal, disent les chercheurs, est de surveiller la sismicité à l'aide des infrastructures existantes le long du fond de l'océan.
maintenant Zhongwen Zhan, PhD, professeur assistant de géophysique, a imaginé avec ses collègues de Caltech un moyen d'analyser la lumière qui traverse des fibres «sur» (les câbles sous-marins existants et fonctionnels) pour détecter les tremblements de terre et les vagues océaniques sans avoir besoin d'équipement supplémentaire.
La nouvelle méthode est décrite dans la revue Science.
«Cette nouvelle technique peut vraiment convertir la plupart des câbles sous-marins en capteurs géophysiques de milliers de kilomètres de long pour détecter les tremblements de terre et éventuellement les tsunamis à l'avenir», explique Zhan.
Nous pensons qu'il s'agit de la première solution de surveillance des tremblements de terre au fond des océans qui pourrait être mise en œuvre de manière réalisable dans le monde entier. Il pourrait compléter le réseau existant de sismomètres au sol et de bouées de surveillance des tsunamis pour accélérer la détection des tremblements de terre sous-marins et des tsunamis.
Zhongwen Zhan, Caltech
Comment la méthode de détection des tsunamis et des tremblements de terre fonctionne avec les câbles de télécommunication sous-marins
Les réseaux câblés fonctionnent grâce à l'utilisation de lasers qui envoient des impulsions d'informations. Ils le font grâce à des fibres de verre qui fournissent des données à des vitesses supérieures à 200.000 XNUMX kilomètres par seconde aux récepteurs à l'autre extrémité.
Dans leurs travaux, les chercheurs se sont concentrés sur Câble Curie, un câble sous-marin à fibre optique qui s'étend sur plus de 10.000 XNUMX kilomètres le long du bord oriental de l'océan Pacifique, de Los Angeles à Valparaiso, au Chili.
Sur terre, toutes sortes de perturbations (telles que les changements de température et même les coups de foudre) peuvent modifier la polarisation de la lumière traversant les câbles à fibres optiques. Étant donné que la température dans l'océan profond reste presque constante et qu'il y a peu de perturbations là-bas, le changement de polarisation d'une extrémité du câble de Curie à l'autre reste assez stable dans le temps.
Sauf lors de tremblements de terre et lorsque les tempêtes produisent de grandes vagues océaniques. Dans ce cas, la polarisation change soudainement et radicalement, permettant aux chercheurs d'identifier facilement de tels événements dans les données.
Comment cette méthode peut changer la détection des tsunamis et des tremblements de terre
Aujourd'hui, il faut quelques minutes aux ondes sismiques des tremblements de terre qui se produisent à des kilomètres de la côte pour atteindre les sismomètres de la Terre. Et il faut encore plus de temps pour les tsunamis. Grâce à cette nouvelle technique, toute la longueur d'un câble sous-marin agit comme un seul capteur, mesurant la situation jusqu'à 20 fois par seconde. Cela signifie que si un tremblement de terre se produit à proximité d'une zone particulière, un avertissement pourrait être délivré aux zones potentiellement touchées en quelques secondes.
Au cours des neuf mois de tests rapportés dans la nouvelle étude, les chercheurs ont détecté environ 20 tremblements de terre modérés à importants le long du câble Curie. Parmi eux, le séisme de magnitude 7,7 qui a eu lieu au large des côtes de la Jamaïque le 28 janvier 2020.
Zhan et ses collègues de Caltech développent actuellement un algorithme d'apprentissage automatique. Il serait en mesure de déterminer si les changements de polarisation détectés sont produits par des tremblements de terre ou des tsunamis, ou simplement par des navires ou un crabe déplaçant le câble.
