Des chercheurs de Caltech affirment que les câbles à fibres optiques peuvent détecter et mesurer les tremblements de terre

Des milliers de kilomètres de câbles à fibres optiques, déjà en place dans toute la Californie, peuvent bouleverser l'étude des tremblements de terre.

Une nouvelle recherche de Caltech a utilisé une section de fibre de télécommunication pour détecter et mesurer un tremblement de terre de magnitude 6, réutilisant les assemblages pour extraire des détails plus précis sur le séisme.

Zhongwen Zhan, professeur de physique à Caltech, a déclaré que le même réseau de fibres optiques utilisé pour Internet et la télévision peut servir de réseau dense de sismomètres de fortune dans le cadre d'une méthode appelée DAS (détection acoustique distribuée).

"Si nous pouvons obtenir une couverture plus large pour mesurer l'activité sismique, nous pouvons révolutionner la façon dont nous étudions les tremblements de terre et fournir des alertes plus précoces", a déclaré Zhan. "Bien que nous ne puissions pas prédire les tremblements de terre, la détection acoustique distribuée permettra de mieux comprendre les détails qui sous-tendent la rupture de la Terre."

La nouvelle étude, publiée mardi dans « Nature », a examiné les signatures lumineuses traversant un tronçon de câble à fibre optique dans l’est de la Sierra Nevada lors du séisme de magnitude 6 d’Antelope Valley en 2021.

Les chercheurs ont déclaré que cette section de câble agissait comme 10 000 sismomètres et était capable de fournir des caractéristiques détaillées du tremblement. Par exemple, il a montré que le tremblement de terre de 2021 était constitué d’une séquence de quatre sous-événements ou ruptures plus petits, des mini-séismes qui ne pouvaient pas être détectés par un réseau sismique conventionnel.

"L'utilisation d'un câble à fibre optique comme série de sismomètres révèle des aspects de la physique des tremblements de terre qui ont longtemps été hypothéqués mais difficiles à imager", a déclaré Zhan.

Imaginez utiliser un télescope de jardin tous les jours et le diriger sur Jupiter, a-t-il ajouté. Vous pouvez voir la planète, mais pas ses lunes ni aucun détail.

« Avec un télescope très puissant, vous pouvez voir les moindres détails de la surface de la planète et de la lune. Notre technologie est comme un puissant télescope pour les tremblements de terre », a déclaré Zhan.

Il y a aussi un avantage économique. La Californie du Sud compte environ 500 sismomètres répartis sur 56 500 miles carrés. Chacun coûte jusqu'à 50 000 $. Utiliser des câbles à fibres optiques dans tout l’État reviendrait à couvrir la Californie de millions de sismomètres prêts à l’emploi. L’accès à davantage de câbles peut conduire à une meilleure compréhension de la physique des tremblements de terre et à de meilleurs systèmes d’alerte précoce aux tremblements de terre.

L'équipe de Zhan a obtenu un accès depuis la ville de Pasadena pour utiliser son réseau de fibre optique pour l'étude. Ils ont utilisé des émetteurs laser à une extrémité du câble pour projeter des faisceaux de lumière à travers les longs et fins brins de verre qui constituent l'âme du câble. De minuscules imperfections dans le verre renvoient la lumière vers la source, où elle est enregistrée. Chaque imperfection produit alors un waypoint ou un arrêt traçable le long du câble.

Lors d'un tremblement de terre, les ondes sismiques traversant le sol font bouger le câble, modifiant ainsi le temps de trajet de la lumière vers et depuis les points de cheminement. Les scientifiques ont utilisé les informations glanées sur ces imperfections pour observer le mouvement des ondes sismiques.

Outre Zhan, les chercheurs de Caltech comprennent Jiaxuan Li, premier auteur ; Nadia Lapusta, professeur de génie mécanique et de géophysique à Caltech ; l'étudiant diplômé Teaho Kim et le scientifique Ettore Biondi. La National Science Foundation a financé l’étude.

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