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Jul 07, 2023

Les lasers de surveillance sismique pourraient être l’avenir de la protection des câbles de communication mondiaux

Article du 13 juin 2023 Cet article a été révisé conformément au processus éditorial et aux politiques de Science X. Les éditeurs ont mis en avant les attributs suivants tout en garantissant la qualité du contenu

Article du 13 juin 2023

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par Hannah Bird, Phys.org

Les profondeurs des océans abritent un écosystème complexe d'organismes marins, mais aussi un vaste réseau de câbles qui s'étendent à travers le monde et facilitent les communications. Les tremblements de terre et les tsunamis peuvent potentiellement endommager ces câbles importants. La surface de la Terre est composée à plus de 70 % d'eau, ce qui constitue un défi pour les scientifiques qui surveillent cette activité sismique.

Cependant, les câbles eux-mêmes offrent une nouvelle technique potentielle pour surveiller l’activité sismique à l’aide de la lumière laser. Une étude récente menée par des chercheurs de Geo-Ocean et leurs collaborateurs rapportée dans Earth and Planetary Science Letters a utilisé la technologie laser, appelée réflectométrie optique du domaine temporel de Brillouin (BOTDR), pour surveiller l'état structurel de ces câbles en temps quasi réel. Généralement, cette technique est utilisée pour surveiller de grands projets d’ingénierie, tels que des barrages et des ponts. L'application de cette technologie dans un environnement sous-marin signifie que les câbles très susceptibles d'être endommagés peuvent être identifiés rapidement pour être réparés.

Les scientifiques ont utilisé un véhicule télécommandé pour déployer un câble de 6 km de long afin de mesurer la contrainte à 2 100 mètres sous la surface de la mer. Il était attaché à un énorme câble à fibre optique de 29 km de long afin de mesurer l'activité sismique au large de Catane, en Sicile. Cela impliquait de tirer un laser (comprenant des centaines de milliers d'impulsions sur deux heures) à travers une extrémité du câble à fibre optique et de détecter les points de diffusion de la lumière par les imperfections, mettant ainsi en évidence les zones où le câble était déformé d'une manière ou d'une autre.

Sur 21 mois, à partir d'octobre 2020, ils ont constaté que le câble avait connu une augmentation moyenne de longueur de 2,5 cm, attribuable à la déformation causée par la tension à l'endroit où le câble traverse la faille North Alfeo sur le fond marin. Cette zone est sujette aux failles de décrochement (où deux plaques tectoniques glissent l'une sur l'autre), bien que la section d'étude ait connu la subduction d'une plaque étroite sous la mer Ionienne, au nord-est de la Sicile, et a entraîné une déformation atteignant 500 m dans les deux sens depuis la point de franchissement de la faille.

D'autres tests ont déployé 79 sacs de sable, pesant 25 kg chacun, à des intervalles de 120 mètres le long du câble, ce qui a entraîné une extension lorsque le câble s'est enfoncé dans les sédiments mous en dessous et s'est étiré jusqu'à 4 cm. Il est important de noter que cet étirement ne se limitait pas uniquement à la zone où les sacs de sable étaient largués, mais touchait en réalité deux fois la longueur des intervalles. Il s'agit d'une découverte importante, car l'enfouissement des câbles de communication sous une charge lourde, causée par exemple par des blocs en mouvement ou par l'affaissement de sédiments lors du mouvement d'une faille, de forts courants de fond ou des écoulements de turbidité (un mélange eau-sédiment s'écoulant rapidement le long d'une pente à des vitesses allant jusqu'à 20 mètres par seconde), pourrait avoir des impacts importants sur la capacité des câbles de communication à résister à une telle tension et à maintenir leur intégrité.

Malgré cela, il y a des nouvelles positives, car les propriétés élastiques du câble permettent à une partie de la contrainte de se dissiper avec le temps ; par conséquent, le câble a un certain potentiel pour « corriger » les dommages et est donc moins susceptible de se rompre complètement.

La région italienne étudiée a connu des tremblements de terre dévastateurs dans le passé, comme celui de 1693 qui a fait 12 000 morts rien qu'à Catane, ou le plus récent tremblement de terre de 1908 où jusqu'à 82 000 personnes ont tragiquement perdu la vie dans la région connue sous le nom de Arc calabrais, dont Catane fait partie. L'utilisation nouvelle de la technologie laser pourrait signifier que l'activité sismique pourrait être identifiée avant un tremblement de terre et laisser du temps pour planifier des stratégies susceptibles d'atténuer les dommages causés à la vie, aux infrastructures et à nos communications.