La fibre optique permet de prédire les séismes

Des scientifiques de l'Institut de géophysique de l'EPFZ, en collaboration avec l'Institut fédéral suisse de métrologie (METAS), ont découvert une méthode étonnante et peu coûteuse pour mesurer avec précision les tremblements de terre, même au fond des océans et dans les pays moins développés. Il suffit d'utiliser les réseaux de fibre optique.

Ceux-ci sont dotés d'un système de suppression active du bruit de phase (PNC). Il est comparable aux systèmes de suppression du bruit des casques haut de gamme actuels, qui font disparaître presque complètement le bruit ambiant pour les utilisateurs. Leurs écouteurs sont dotés de microphones qui captent les bruits externes. Ce signal est inversé puis intégré aux signaux audio pratiquement en temps réel. Le signal à phase inversée annule les bruits externes un à un, les rendant ainsi inaudibles.

Dans la fibre optique, le «bruit ambiant» est déterminé en comparant le signal initialement transmis avec un signal partiel réfléchi par le récepteur. La différence entre les deux signaux indique alors les interférences auxquelles le signal lumineux a été exposé lors de son passage dans la fibre optique. Tout comme pour la suppression du bruit dans les écouteurs, ces interférences peuvent être annulées à l'aide d'un anti-signal approprié.

Dans la transmission optique de données, le «bruit» est provoqué lorsque les fibres optiques sont perturbées de quelques micromètres seulement. Cela se produit en réponse aux déformations de la surface de la Terre dues aux tremblements de terre, aux vagues, aux différences de pression atmosphérique et à l'activité humaine. Chaque déformation raccourcit ou allonge légèrement la fibre. Cela entraîne à son tour ce que l’on appelle un effet photoélastique, qui fait varier légèrement la vitesse de la lumière dans la fibre.

Pour mesurer un séisme, il suffit dès lors de stocker les données de suppression active du bruit et de les évaluer, aucun appareil supplémentaire ni infrastructure coûteuse n'est nécessaire. Chaque vague d'un séisme de magnitude 3,9 est enregistrée dans le système antibruit des réseaux à fibres optiques. Cette méthode peut être utilisée pour mettre en place à faible coût des systèmes d’alerte précoce aux tremblements de terre et aux tsunamis à maillage serré.

Les pays riches comme la Suisse disposent d’un réseau dense de stations de surveillance sismique. Mais ce n'est pas le cas dans les pays moins développés et sur le fond des océans de la planète. Alors que les régions les plus pauvres manquent d’argent pour acquérir le nombre nécessaire de capteurs, les océans ont besoin de systèmes complexes capables de mesurer de manière fiable des changements minimes de pression à des profondeurs de plusieurs milliers de mètres et de transmettre les signaux de données à la surface. Ce système utilisant les réseaux de fibre optique peut servir à cela.

Comm/M.P.