Les câbles sous-marins sont les derniers outils de détection des tremblements de terre

Ces mots mêmes peut avoir traversé un câble sous-marin avant d’atteindre vos globes oculaires. Des centaines de milliers de kilomètres de fibres optiques sillonnent les océans du monde, acheminant les e-mails, les émissions Netflix et les articles de presse comme des paquets de lumière. Et, scientifiquement parlant, cette lumière a-t-elle une histoire à raconter, pas tant sur ce qui se passe sur terre, mais sur ce qui se passe dans les profondeurs.

Écrivant la semaine dernière dans le journal Science, les chercheurs ont décrit comment ils ont utilisé un câble de 3 600 milles s’étendant entre Halifax, au Canada, et Southport, au Royaume-Uni, pour détecter les tempêtes, les marées et les tremblements de terre. Parce que le câble repose sur le fond marin, de telles perturbations créent des perturbations minuscules mais mesurables dans la fibre optique, modifiant la vitesse de la lumière à travers l’océan Atlantique. Ces changements donnent une lecture de l’emplacement du tremblement de terre ou d’autres perturbations.

Cette technique, une forme de détection interférométrique, est similaire à un autre système de plus en plus populaire parmi les chercheurs : la détection acoustique distribuée, ou DAS. Ici, les scientifiques tirent un laser à travers des câbles à fibres optiques de télécommunications souterrains (mais inutilisés) et analysent ce qui rebondit. Si une voiture ou une personne passe au-dessus de votre tête et perturbe le câble, cette vibration renvoie une partie de la lumière vers sa source. Mesurer combien de temps il faut à la lumière diffusée pour voyager donne une idée de la taille de l’objet passant au-dessus. Les chercheurs ont également posé des câbles autour de l’Etna, un volcan actif en Italie, et ont utilisé le DAS pour surveiller ses grondements.

Cette nouvelle technique exploite un dispositif dans les câbles sous-marins appelé répéteur. (Cela ressemble à un léger renflement dans la ligne.) Dans la carte ci-dessous, ceux-ci sont indiqués par des points jaunes. « Tous les 60 à 80 kilomètres, généralement, vous avez besoin d’un amplificateur optique, qui prend essentiellement la lumière entrante et l’amplifie », explique Giuseppe Marra, métrologue au National Physical Laboratory du Royaume-Uni et auteur principal du nouvel article. « Donc, ils se propagent à travers la travée suivante, puis il y a un autre amplificateur, et vous continuez comme ça pour passer de l’autre côté. »

Avec l’aimable autorisation de Giuseppe Marra

Chaque répéteur amplifie le signal pour s’assurer qu’il atteint sa destination sans se dégrader. Ainsi, Marra et ses collègues ont pu envoyer leur propre signal via le câble et analyser à quoi il ressemblait lorsqu’il arrivait à chaque répéteur. Contrairement au DAS, ils n’essaient pas d’analyser une perturbation qui renvoie une infime quantité de lumière vers sa source, mais la fréquence de la lumière qui atteint les répéteurs. « En l’absence de perturbation, nous obtenons des signaux stables : la fréquence que nous recevons est la même que celle que nous avons envoyée », explique Marra. Mais s’il y a eu une perturbation, cette fréquence change.