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 % de la planète est recouverte 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, selon les chercheurs, est de surveiller la sismicité en utilisant les infrastructures existantes au fond de l’océan.
maintenant Zhongwen Zhan, PhD, professeur adjoint de géophysique, a conçu avec ses collègues de Caltech un moyen d'analyser la lumière voyageant à travers des fibres « allumées » (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 réellement convertir la plupart des câbles sous-marins en capteurs géophysiques de plusieurs 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 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 et des tsunamis sous-marins.
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. Pour ce faire, ils utilisent des fibres de verre qui transmettent des données à des vitesses supérieures à 200.000 XNUMX kilomètres par seconde aux récepteurs situés 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 de la bordure orientale 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 la foudre) peuvent modifier la polarisation de la lumière traversant les câbles à fibres optiques. Comme la température dans les profondeurs océaniques reste presque constante et qu'il y a peu de perturbations, le changement de polarisation d'une extrémité à l'autre du câble Curie 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 provenant de tremblements de terre qui se produisent à des kilomètres de la côte pour atteindre les sismomètres terrestres. Et les tsunamis prennent encore plus de temps. Grâce à cette nouvelle technique, toute la longueur d'un câble sous-marin agit comme un capteur unique, 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.
