Depuis quelques années, plusieurs groupes de chercheurs tentent de transformer les câbles sous-marins en détecteurs sismiques. Des chercheurs de Google, du California Institute of Technology (Caltech) et de l’université L’Aquilla (Italie) viennent maintenant d’expérimenter une nouvelle technique qui risque de faire de l’ombre aux recherches précédentes.
Leur idée, simple mais lumineuse, est de détecter les séismes en mesurant la polarisation de la lumière de part et d’autre d’un câble, et plus particulièrement le spectre de cette polarisation.
Habituellement, la polarisation est plutôt stable dans un câble sous-marin, car celui-ci — posé sur le fond marin — n’est pas soumis à de grandes variations de température ou de mouvements. Mais un tremblement de terre et des vagues de pression peuvent influer sur cette polarisation.
Les chercheurs ont effectué des mesures sur le câble Curie, de Google, entre décembre 2019 et septembre 2020. Long de plus de 10 000 km, il relie Los Angeles à Valparaiso (Chili).
Une vingtaine de tremblements de terre détectée
Résultat : ils ont réussi à détecter une vingtaine de tremblements de terre de moyenne et grande puissance, dont un de magnitude 7,7 qui s’est déroulé au large de la Jamaïque. Ils ont également détecté des ondes océaniques en provenance de l’Océan austral.
« Il est donc plausible que nous serions capables un jour de détecter des ondes de tsunamis », explique Zhongwen Zhan, professeur à Caltech, qui a participé à cette recherche.
L’avantage de la technique utilisée est qu’elle ne demande pas d’installations supplémentaires et qu’elle s’applique à l’ensemble du câble. Elle peut également être utilisée sur un grand nombre de câbles sous-marins et permettrait de détecter presque instantanément des évènements sismiques à des milliers de kilomètres.
Basées sur la mesure de phase, les recherches effectuées par un groupe de chercheurs en 2018, a contrario, ont nécessité des équipements laser spécifiques.
Par ailleurs, ils n’avaient expérimenté leur technique que sur une distance sous-marine relativement courte (96 km). Ils estiment néanmoins que la mesure de phase peut se généraliser sur des distances de plus de 10 000 km.
En 2019, un groupe de chercheurs du CNRS a également réalisé une étude en s’appuyant sur la technique dite de détection acoustique distribuée (Distributed Acoustic Sensing, DAS).
Celle-ci consiste à envoyer un signal laser dans la fibre et à mesurer les réflexions de ce signal induites par les perturbations acoustiques (c’est-à-dire les variations de pression).
Mais, en raison de l’atténuation, cette technique de détection a une portée limitée à une cinquantaine de kilomètres. Cela permettrait donc d’effectuer une surveillance sur la bande côtière, mais guère au-delà.
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Les chercheurs de Google veulent maintenant passer à l’étape suivante qui consiste à cataloguer plus précisément les évènements détectés et, par exemple, pouvoir faire la différence entre les perturbations induites par un crabe ou un bateau et celles d’un tremblement de terre. Pour cela, ils comptent s’appuyer sur un algorithme d’apprentissage automatique. Ils espèrent ainsi pouvoir développer à terme un système de détection totalement automatisé.
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