L'océan couvre plus des deux tiers de la surface de la Terre. Pour les sismologues, océanographes et autres qui souhaitent surveiller en permanence les mouvements de notre planète, ce fait pose un problème. Les mers peuvent être des endroits sombres et troubles où les données importantes, comme les tremblements de terre et les risques sismiques, sont difficiles à obtenir.
Mais ce n'est pas parce que les océans sont mystérieux qu'ils manquent d'infrastructures :d'une part, les plus de 750 000 miles de câbles de télécommunications qui permettent à Internet de traverser les continents. Les scientifiques le savent aussi. Ils ont commencé à jouer avec cette infrastructure pour détecter les tremblements de terre.
Leur dernière étape dans ce domaine :utiliser un câble transatlantique pour trouver des tremblements de terre, comme ils l'ont fait dans un article publié dans Science le 20 mai. Les chercheurs, dirigés par Giuseppe Marra du National Physical Laboratory du Royaume-Uni, ont détecté deux tremblements de terre, dont l'un avait pris naissance à l'autre bout du monde.
«Nous avons très peu de détection offshore. Très limité. C'est ridicule, ce que nous avons », déclare Zack Spica, sismologue à l'Université du Michigan, qui n'était pas l'un des auteurs de cet article. "Mais, maintenant, nous réalisons que nous avons, en fait, des milliers de capteurs possibles là-bas, donc nous pourrions peut-être commencer à creuser dedans et commencer à regarder ce qui se passe."
Aujourd'hui, les entreprises de télécommunications ont tissé des fibres optiques dans une diffusion Web complexe à travers le monde. Ces câbles sont des composants cachés mais cruciaux qui font fonctionner Internet. Non seulement ils relient les hémisphères, mais ils apportent une connectivité essentielle à des parties plus isolées du monde.
(Il suffit de demander à Tonga, dont la liaison par câble a été déchirée par une éruption volcanique au début de cette année. Les habitants et les secours dans les îles ont souvent dû compter sur l'Internet par satellite 2G en forme d'escargot jusqu'à ce que le câble soit réparé.)
L'utilisation de câbles pour la détection sous-marine n'est pas une idée nouvelle. Au début, l'idée reposait sur des câbles spécialisés sur mesure. La marine américaine a joué avec eux au début de la guerre froide pour détecter les sous-marins soviétiques. Des scientifiques de Californie et du Japon ont commencé à tester des câbles pour la détection des tremblements de terre à partir des années 1960.
Mais l'installation d'équipements spécifiques coûte cher, et au 21e siècle, aidés par la réception croissante de l'idée par l'industrie des télécommunications, les scientifiques ont commencé à tirer parti de ce qui existe déjà.
La méthode la plus établie est peut-être une technique connue sous le nom de détection acoustique distribuée (DAS). Pour ce faire, les scientifiques tirent de courtes impulsions lumineuses à partir d'une extrémité du câble. Si un tremblement de terre, par exemple, secoue le câble, les tremblements renverront une partie de cette lumière à l'expéditeur, qui peut l'utiliser pour reconstituer ce qui s'est passé et où.
De nombreux scientifiques ont adopté le DAS, mais il a une limitation clé :la distance. Lorsque la lumière (ou tout autre signal) se déplace le long d'une ligne, elle s'atténue ou perd de sa force. Il est donc difficile d'utiliser le DAS pour détecter au-delà de quelques dizaines de kilomètres. Ce n'est pas une mince affaire, mais que se passerait-il si vous vouliez voir, disons, le milieu de l'océan, à des milliers de kilomètres du rivage ?
En 2021, des chercheurs dirigés par Zhongwen Zhan, sismologue à Caltech, ont testé une autre méthode sur Curie, un câble appartenant à Google reliant Los Angeles à Valaparaíso, au Chili, parallèlement à la côte pacifique très active des Amériques. Cette équipe a étudié les empreintes digitales des tremblements de terre sur le trafic de signaux régulier à travers le câble.
Mais leur méthode avait un défaut :ils ne pouvaient pas dire à quelle distance quelque chose s'était passé, seulement que c'était le cas. "Ils ont détecté des tremblements de terre, mais... ils ne savaient pas d'où ils venaient", explique Spica.
Bien sûr, si vous discutez avec votre ami à l'étranger, vos voix peuvent se joindre sans aucun problème. C'est parce que ces câbles sont équipés de dispositifs appelés répéteurs. Comme les joueurs dans un grand jeu de téléphone (seulement beaucoup, beaucoup plus fiable), les répéteurs prennent un signal entrant et l'amplifient pour le transmettre au suivant.
Depuis plusieurs années, certains scientifiques ont soutenu une proposition, appelée SMART, pour équiper de nouveaux répéteurs sur les futurs câbles avec des capteurs sismiques, de pression et de température peu coûteux. Les entreprises de télécommunications sont désormais attentives :un projet SMART, un câble reliant le Portugal continental à ses îles atlantiques, devrait entrer en service en 2025.
Mais les répéteurs immergés des câbles sous-marins ont déjà une deuxième fonction :pour aider les câblo-opérateurs à localiser les problèmes potentiels, les répéteurs peuvent renvoyer une partie de leur signal.
Marra et ses collègues ont exploité cette sécurité intégrée existante. Ils ont envoyé un laser infrarouge à travers le câble et ont examiné les signaux qui revenaient de chaque répéteur. Ce faisant, ils pourraient briser un câble traversant l'océan en petits morceaux de quelques dizaines de kilomètres de long.
"Je sais que d'autres ont réfléchi à la manière de procéder", déclare Bruce Howe, océanographe à l'Université d'Hawaï, qui n'a pas non plus participé à cet article, "mais ils l'ont fait".
Le groupe de Marra a testé sa technique sur un câble transatlantique reliant Southport au nord-ouest de l'Angleterre et Halifax au Canada atlantique. Ils ont pu détecter non seulement des tremblements de terre, l'un provenant du nord du Pérou et un autre provenant de toute l'Indonésie, mais également le bruit de l'eau se déplaçant dans l'océan.
Il y a quelques prises. D'une part, dit Howe, ce type de détection est différent de ce à quoi les sismologues sont habitués. Marra et ses collègues n'étaient pas encore en mesure de mesurer la magnitude d'un tremblement de terre. Et distinguer un tremblement de terre de, disons, les changements de température de l'océan peut s'avérer difficile. C'est là que plusieurs méthodes (par exemple, cette dernière technique plus SMART) peuvent fonctionner en tandem.
De nombreux scientifiques sont enthousiasmés par le potentiel des câbles. "J'ai vraiment l'impression que les plus grandes percées [en sismologie] vont se faire au large des côtes, car il y a tellement de choses à explorer", déclare Spica. Ils pourraient grandement améliorer nos systèmes d'alerte aux tsunamis. Ils pourraient aider les géologues à scruter des endroits mal compris où les plaques tectoniques se rejoignent ou se séparent, comme les dorsales médio-océaniques. Et ils pourraient peut-être aider les océanographes à surveiller ce qui se passe dans les océans qui se réchauffent.
"L'argent est, comme toujours, le principal obstacle", déclare Howe, "mais les progrès récents indiquent que nous pouvons le surmonter."
