Profondément sous terre à Townsend, Tennessee, cachée dans un coin sombre d'un système de grottes sinueuses à deux pas du parc national des Great Smoky Mountains, une merveille technologique se niche dans une merveille naturelle :AS107, l'une des plus, sinon la plus... sismographes sensibles dans le monde.
Si vous étiez l'un des milliers de visiteurs qui visitent la grotte chaque mois, vous ne réaliseriez probablement même pas qu'elle est là. Une boîte en métal quelconque se trouve sur une étagère naturelle à l'écart du sentier pédestre principal, nichée dans l'ombre. La seule indication que des machines aussi sensibles résident dans les passages sombres est la station de lecture connectée enregistrant silencieusement des données dans le coin du centre d'accueil.
Mais la station de Tuckaleechee est plus qu'une attraction touristique périphérique pour les géologues passionnés :c'est un doigt sur le pouls de l'activité sismologique américaine et un équipement conséquent pour la sécurité nationale et internationale.
Deux enfants, Bill Vananda et Harry Myers, ont plongé pour la première fois dans les profondeurs de la caverne dans les années 1930 avec des lanternes à gaz et un esprit d'aventure. Ils en ont fait l'attraction qu'elle est aujourd'hui, mais le propriétaire de la caverne Benjamin Vananda, un passionné de géologie à l'accent du sud et au langage rapide et le petit-fils de Vananda, est maintenant celui qui se trouve derrière la réception, prêt et désireux de discuter de tout ce qui est sismique, à commencer par le sismographe.
La boîte à l'intérieur de la grotte est connue, selon laquelle de la demi-douzaine d'organisations ou plus surveille les données qu'elle collecte, sous le nom de SEISMICTL ou AS107—Auxiliary Seismic Station 107, le deuxième "S" sagement éliminé de l'acronyme. "Nous avons le flux de données le plus cohérent de toutes les stations sismiques", déclare Vananda. "Il ramassera à peu près tout ce qui secoue le sol."
Comme la plupart des sismographes, l'AS107 capte les changements tectoniques et enregistre la signature de fréquence unique de chaque événement. Comment? Comme les ondes sismiques se déplacent en cercles concentriques tout autour de la planète, plus elles vont loin, plus la fréquence détectée par un sismographe est faible. Un événement originaire d'Indonésie, par exemple, sera lu comme une basse fréquence sur un sismographe du Tennessee, ce qui, en particulier lorsqu'il est utilisé conjointement avec d'autres sismographes du monde entier, aide à déterminer l'origine du tremblement de terre.
Vananda compare les signaux aux ondulations qui résultent du lancement d'une pierre dans un étang :plus les ondulations s'éloignent de la source, plus elles sont larges et douces, se dissipant finalement en un peu plus qu'un murmure. L'AS107 est suffisamment sensible pour capter les vagues de l'océan se brisant sur une plage en Chine. Ils seront faibles, mais ils s'enregistreront.
Il a également détecté des perturbations près de chez lui, comme des glissements de terrain locaux et des explosions de carrière, ainsi que les mystérieux booms de 2018 à Maryville, dans le Tennessee, qui, selon certaines sources, pourraient avoir été un petit tremblement de terre. Plus largement, il a détecté des essais nucléaires et des détonations dans le monde entier.
La station sismique de Tuckaleechee Caverns, cependant, n'a pas commencé comme un dispositif de surveillance nucléaire. La première machine a été installée en 1978, lorsque la Tennessee Valley Authority a voulu surveiller l'impact de l'eau déplacée par les barrages nouvellement construits sur les plaques tectoniques de la région.
Greg Steiner et Jim Zollweg, travaillant pour le Tennessee Earthquake Information Center ou TEIC (maintenant le Center for Earthquake Research and Information), ont été chargés de sélectionner un emplacement pour la première station. Ils ont choisi les cavernes après un voyage de reconnaissance où ils ont repéré une publicité pour l'attraction près de leur hôtel.
"Une grotte serait un endroit idéal", se souvient Steiner en déclarant. Il n'y avait pas beaucoup de stations dans l'est du Tennessee à l'époque, et une caverne fournirait des lectures plus propres car elle était protégée du vent, un problème notable dans les Appalaches. Une station souterraine signifiait également qu'il y aurait moins d'interférences dues à la circulation ou à la construction.
Au moment où ils ont installé et câblé toute la configuration, l'équipe TEIC a réalisé à quel point le site était parfait. Comme le rappelle Steiner, Zollweg s'est exclamé :« ‘Wow, c'est un site calme ! Je n'ai jamais vu un site aussi calme.'"
Les grottes sont suffisamment profondes pour réduire l'influence du bruit d'origine humaine provenant des usines, des chemins de fer et des autoroutes, dont aucune n'est même située à proximité. De plus, le sismographe est monté sur un ancien substrat rocheux calcaire, qui offre une lecture nette de l'activité naturelle avec d'excellentes réverbérations et aucune dégradation des vibrations sismiques. En prime, c'est loin d'une côte où le vent et les vagues peuvent affecter les données.
C'est aussi toujours cool. "Le capteur et le numériseur de Tuckaleechee sont installés dans une grotte où la température est constante à environ 59 degrés Fahrenheit toute l'année, ce qui est bénéfique pour la précision des mesures sismiques", explique Paulina Bittner, analyste principale des formes d'onde au Traité d'interdiction complète des essais nucléaires. (OTICE). "Les changements de température sont une source de bruit d'instrument."
La station originale de Tuckaleechee était un enregistreur de type papier et stylet qui gravait l'activité sismologique comme un enregistrement. Au fur et à mesure que la terre se déplaçait, une aiguille métallique montée sur un cadre rayait un enregistrement de ses mouvements sur une feuille recouverte de suie, appelée papier à fumée.
Mais le fait que les copropriétaires de la caverne, Vananda et Myers, manipulent, expédient et configurent régulièrement les lectures fumées s'est avéré problématique. Bien que ce ne soit pas un travail difficile, les cavernes n'étaient ouvertes que du Memorial Day à la fête du Travail, ce qui signifie que personne n'était là pour ajouter de la suie au papier, modifier les enregistrements et les envoyer à l'Université du Tennessee. Pendant la saison morte, la configuration a été déplacée dans un trou dans le jardin de Myers.
Le sismomètre a été remplacé par une version stylo et encre de la technologie. Il n'était pas aussi précis, mais son fonctionnement prenait moins de temps - un système à un seul composant qui ne mesurait que les mouvements ascendants et descendants de l'activité tectonique - et en 1981, TEIC a acheté une ligne téléphonique dédiée pour envoyer des lectures continues à l'Université.
Après que l'Université du Tennessee à Knoxville a repris la surveillance en 1995, la technologie a de nouveau été mise à niveau. Le nouvel outil, un détecteur à large bande, pourrait amplifier les hautes fréquences d'événements plus éloignés. Les géologues locaux ont pris note du silence du site et ont recommandé au CTBTO de le surveiller.
Le gouvernement américain tenait à garder un œil sur les essais nucléaires des autres pays. En juin 2006, la station améliorée à trois composants (qui utilise trois pendules pour mesurer la gamme complète de la façon dont les ondes sismiques se déplacent dans les directions verticales et horizontales, ou dans l'espace tridimensionnel) a été certifiée et connectée au Système de surveillance international, un réseau mondial de stations de surveillance. Depuis, il envoie des données en continu (tous les 300 millisecondes) par satellite au gouvernement américain, à l'OTICE, etc.
En conséquence, cette station est devenue précieuse pour la sécurité internationale. Selon Bittner, une grande partie des données est utilisée pour détecter les violations potentielles du Traité d'interdiction complète des essais nucléaires, localiser l'emplacement de ces événements et caractériser leurs sources sismiques pour aider à éliminer automatiquement les événements naturels comme les tremblements de terre.
La station originale de Tuckaleechee était un enregistreur de type papier et stylet qui gravait l'activité sismologique comme un enregistrement.
En fait, Bittner dit que l'année dernière, les données de l'AS107 ont contribué à détecter 450 événements et à améliorer la localisation de 100 événements. Trois de ces événements étaient des détections d'essais nucléaires annoncés par la Corée du Nord en 2016 et 2017.
Les données sismiques de la station de Tuckaleechee peuvent également aider les géologues à évaluer la structure interne de la Terre et les dangers qui en découlent, comme la cartographie et la probabilité des risques sismiques. Il peut détecter et enregistrer des tremblements de terre de faible magnitude à des distances de plus de 1 000 milles, ce qui peut aider les scientifiques, les géologues et les sismologues à en savoir plus sur ces événements naturels, en plus d'avertir les communautés à risque des tsunamis imminents.
Le tout depuis une humble grotte du Tennessee.
