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Des satellites ont entendu le séisme de Tohoku en mars 2011

Les prochains sismomètres pourraient prendre de l’altitude. Le puissant séisme de Tohoku, celui qui donna naissance au tsunami de 2011 au large du Japon, a été détecté par le satellite Goce à 260 km d'altitude grâce aux infrasons.

La mission du satellite Goce a été prolongée de 18 mois en août 2012, mais sur une orbite à 235 km d'altitude, soit plus de 20 km en dessous de son orbite initiale. © Esa, AOES Medialab La mission du satellite Goce a été prolongée de 18 mois en août 2012, mais sur une orbite à 235 km d'altitude, soit plus de 20 km en dessous de son orbite initiale. © Esa, AOES Medialab

Des satellites ont entendu le séisme de Tohoku en mars 2011 - 2 Photos
gose eart Explorer mars2009 esa 01

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Les tremblements de terre peuvent être détectés à de grandes distances grâce aux ondes sismiques qu’ils génèrent. En revanche, ce n’est qu’à proximité de l’épicentre que l’on entend parfois un grognement caractéristique, car les séismes produisent également des ondes sonores. La majorité d’entre elles sont cependant inaudibles, car leurs fréquences sont inférieures à 20 Hz. On parle alors d’infrasons.

Le 11 mars 2011 marqua l’actualité, puisqu’un séisme de magnitude 9 frappa le Japon et occasionna un tsunami. Plus de 15.000 personnes ont alors perdu la vie. Or, ce même jour, plusieurs satellites, parmi lesquels figurent les engins requis pour le fonctionnement de nos GPS, ont détecté la propagation d’ondulations grâce aux électrons de l’ionosphère et aux perturbations qu’ils ont causées sur des signaux radio. Rappelons-le, les ondes sonores ont besoin de matière pour se propager. Or, l’ionosphère, qui se situe entre 80 et 600 km d’altitude, contient de nombreux ions, comme son nom l'indique. L’effet détecté pourrait-il avoir été causé par des mouvements de ces particules au passage d’une onde sonore ?

Des indices ont été recherchés au sein de données recueillies par différents satellites. Ce sont finalement des informations récoltées par Goce (pour Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer) qui permirent à plusieurs chercheurs français et néerlandais d’établir un lien. Lancé par l’Esa à 260 km d’altitude, Goce est utilisé depuis 2009 pour mesurer et cartographier les variations de la gravité à la surface de la Terre. Il pourrait être devenu le premier sismomètre orbital.

Le séisme de Tohoku (magnitude de 9) et le tsunami qui a suivi ont entraîné la mort de plus de 15.000 personnes et la disparition de près de 5.000 autres, selon un bilan daté du 11 août 2011. Ils endommagèrent également la centrale nucléaire de Fukushima-Daiichi. © whsaito, Flickr, cc by nc nd 2.0
Le séisme de Tohoku (magnitude de 9) et le tsunami qui a suivi ont entraîné la mort de plus de 15.000 personnes et la disparition de près de 5.000 autres, selon un bilan daté du 11 août 2011. Ils endommagèrent également la centrale nucléaire de Fukushima-Daiichi. © whsaito, Flickr, cc by nc nd 2.0

Bientôt des satellites-sismomètres ?

L’information a été dévoilée dans la revue Geophysical Research Letters (GRL) par Raphaël Garcia de l’université Paul Sabatier de Toulouse. Les ondes sonores ont eu deux effets mesurables en deux points de l’orbite du satellite. Premièrement, elles ont provoqué des fluctuations d’un maximum de 11 % de la densité de l’air, ce qui traduit une augmentation puis une diminution du nombre de recombinaisons entre ions et électrons. Deuxièmement, Goce a subi des variations d’accélération verticale d’au maximum 1,35 x 10-7 m/s2.

L’utilisation de deux modèles informatiques a permis de confirmer la nature acoustique des ondes ayant causé ces phénomènes. Deux signaux, l'un direct et l'autre indirect, ont été perçus respectivement une demi-heure et une heure après la survenue du séisme de Tohoku. Le premier d’entre eux avait une fréquence de 14 mHz, contre 6 mHz pour le second.

Des séismes peuvent ainsi être détectés depuis la haute atmosphère. Il reste maintenant à savoir si des satellites dédiés à leur étude vont voir le jour. Ces outils pourraient alors se révéler précieux pour analyser des tremblements de terre survenant dans des régions reculées du globe, par exemple au centre des océans. Attention toutefois, le séisme de Tohoku était particulièrement puissant. Il faut donc vérifier si des activités sismiques de moindre importance, par exemple de magnitude 3 ou 4, peuvent être perçues par des engins en orbite. Affaire à suivre, donc.


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