Les tremblements de terre permettent d'obtenir des images sismiques du sous-sol de la Terre.

Les tremblements de terre, les signaux sismiques générés par les orages, ont été exploités comme un nouvel outil pour l'imagerie du sous-sol peu profond de la Terre, marquant une percée dans la recherche géophysique. Une équipe de scientifiques dirigée par Tieyuan Zhu, professeur agrégé de géosciences à Penn State, a démontré avec succès le potentiel de ces ondes acoustiques atmosphériques pour fournir des images détaillées des structures souterraines.

Le câble à fibre optique de 5 milles de long, initialement installé pour les télécommunications, a été réutilisé comme un réseau de capteurs. En utilisant la technologie de détection acoustique distribuée (DAS), les chercheurs ont capturé de minuscules changements dans les propriétés physiques de la fibre causées par les ondes sismiques traversant le sol. Ces ondes proviennent de coups de tonnerre, qui génèrent des impulsions acoustiques de basse fréquence qui voyagent dans l'air et finissent par transférer de l'énergie dans le sol, créant des signaux sismiques détectables.

L'imagerie sismique traditionnelle repose sur des instruments coûteux et déployés manuellement ou sur des méthodes passives qui dépendent de l'activité sismique naturelle, comme les tremblements de terre. Cependant, ces approches font face à des limitations dans les régions à sismicité limitée, comme le centre et l'est des États-Unis, où l'activité sismique est relativement rare.

En outre, l'utilisation de l'infrastructure existante de fibre optique élimine le besoin d'une installation étendue, ce qui la rend particulièrement utile dans des environnements éloignés ou fortement réglementés comme l'Arctique ou les centres urbains. Nolan Roth, auteur principal de l'étude et actuellement chercheur postdoctoral à l'Université d'État de l'Ohio, a souligné la complexité des tentatives précédentes d'utiliser le tonnerre pour l'imagerie sismique. "Sans une détection incroyablement haute résolution, il est difficile de comprendre ce qui se passe lorsque le tonnerre frappe le sol", a-t-il expliqué.

Avec le DAS, l'équipe a obtenu des détails sans précédent en enregistrant des centaines de points de données par seconde le long de la fibre, leur permettant de cartographier la transformation de l'énergie acoustique atmosphérique en ondes sismiques avec une précision remarquable.

Selon Zhu, la technique offre une occasion unique d'explorer les interactions dynamiques entre la surface de la Terre et son atmosphère, conduisant potentiellement à des modèles plus précis du comportement du sous-sol. Au fur et à mesure que la recherche avance, l'équipe prévoit d'étendre ses expériences à d'autres endroits avec des conditions géologiques variables, dans le but de valider la fiabilité de la méthode du tremblement de terre dans différents environnements.