Un tremblement de terre qui résonne jusque dans le ciel
Le 1er janvier 2024, un séisme de magnitude 7,6 frappe la péninsule de Noto, au Japon. Si les conséquences humaines et matérielles sont immédiatement visibles, les scientifiques vont y découvrir un phénomène bien moins perceptible à l’œil nu, mais tout aussi fascinant : la propagation d’ondes sonores à travers l’atmosphère terrestre, jusqu’à l’ionosphère. Grâce à un réseau dense de capteurs GNSS (Global Navigation Satellite System), ces ondes ont pu être modélisées en 3D pour la toute première fois avec une telle résolution.
Une tomographie atmosphérique de l’invisible
L’ionosphère, cette couche atmosphérique située entre 60 et 1 000 kilomètres d’altitude, est connue pour être sensible aux perturbations électromagnétiques et mécaniques. Lors d’un séisme, les ondes de pression (acoustiques) émises par le sol se propagent vers le haut et modifient la densité des électrons dans cette couche. Les scientifiques japonais, dirigés par le professeur Kosuke Heki de l’Université de Nagoya, ont utilisé plus de 4 500 stations GNSS pour mesurer ces variations avec une précision inégalée.
À l’aide d’une méthode proche de la tomodensitométrie médicale, les chercheurs ont reconstruit en trois dimensions le champ de densité électronique perturbé, révélant pour la première fois la forme complète des ondes acoustiques atmosphériques provoquées par un séisme.
Une découverte technique et scientifique majeure
Contrairement aux hypothèses classiques qui considéraient la source des ondes acoustiques comme un point unique, les résultats montrent que la totalité de la faille sismique émet des ondes, formant une surface vibrante qui engendre un front d’ondes complexe. Cette observation a permis aux chercheurs de déterminer la vitesse de propagation de ces ondes à environ 0,8 km/s dans l'atmosphère, soit bien plus lentement que les ondes sismiques dans la croûte terrestre.
La modélisation a aussi permis d’observer des structures annulaires et concentriques dans l’ionosphère, une sorte de "bulle" sonore qui pourrait influencer les communications radio et GPS pendant plusieurs minutes après un séisme majeur.
Des applications concrètes pour la sécurité et la recherche
Cette capacité à visualiser les ondes sonores en 3D a un potentiel énorme pour la prévention des catastrophes naturelles. Elle pourrait améliorer les systèmes d’alerte précoce en fournissant des indices plus rapides et plus fiables sur la localisation et l’intensité d’un séisme. De plus, la technologie pourrait servir à surveiller les éruptions volcaniques, les explosions industrielles ou même les essais nucléaires.
L’étude constitue également un pont entre plusieurs disciplines : la sismologie, la météorologie spatiale, la physique atmosphérique et les technologies GNSS. Une véritable démonstration de l’intérêt d’une approche multidisciplinaire pour comprendre les phénomènes complexes à l’échelle planétaire.
Vers une géophysique "aérienne" ?
En révélant l’impact des mouvements terrestres sur les couches supérieures de l’atmosphère, cette étude bouscule notre manière de concevoir les séismes. Le sol ne vibre pas uniquement sous nos pieds : il résonne aussi dans le ciel, et cette "voix" de la Terre pourrait devenir un nouvel outil pour mieux comprendre ses colères.
Alors que les perturbations ionosphériques étaient autrefois perçues comme des nuisances pour les signaux satellites, elles deviennent ici des indicateurs précieux, offrant une nouvelle dimension – littéralement – à la recherche en géophysique.
Et vous, pensiez-vous que les séismes pouvaient être "entendus" dans l’espace ? Ce nouveau regard sur le son vous inspire-t-il ?