Une nouvelle étude en AGU Lettres de recherche géophysique rend compte de la première détection d’un grand tremblement de terre lointain dans un réseau de capteurs de pression liés à un ballon dans la stratosphère. La technique pourrait un jour être appliquée sur Vénus, dont l’atmosphère chaude, dense et corrosive limite notre capacité à détecter les tremblements de Vénus depuis la surface de la planète. Les ballons pourraient également être utilisés sur Terre dans des endroits difficiles d’accès.
La surveillance de l’activité sismique sur d’autres planètes est essentielle pour en savoir plus sur leurs structures intérieures, mais contrairement à la Terre, les scientifiques planétaires ne peuvent pas compter sur un réseau mondial de capteurs au sol. Au lieu de cela, ils se tournent vers l’atmosphère.
Lorsqu’un tremblement de terre frappe, le sol vibrant envoie des infrasons très haut dans l’atmosphère, où les ballons et leurs instruments attendent. Les ballons flottent dans la stratosphère pendant plusieurs mois après leur lancement, suivant passivement les modèles atmosphériques à haute altitude. Mesurant environ 11 mètres de diamètre et pesant 30 kilogrammes (66 livres), les ballons peuvent supporter jusqu’à quatre instruments.
La sismologie est relativement nouvelle dans la stratosphère ; les ballons sont principalement utilisés pour la science atmosphérique. Des recherches antérieures ont confirmé que ces capteurs basés sur des ballons peuvent capter de petits tremblements de terre locaux, mais jusqu’à présent, un réseau multi-ballons n’avait pas encore détecté de grands tremblements de terre à une grande distance.
Le 14 décembre 2021, un tremblement de terre de magnitude 7,3 a frappé la mer de Flores en Indonésie. En 10 minutes, quatre des ballons Strateole-2 de l’IASE dans un rayon de 3 000 kilomètres (1 860 milles) ont détecté les infrasons résultants, à des altitudes pouvant atteindre 20 kilomètres (12 milles). À partir de ces données de capteur, l’équipe de recherche de Garcia a pu rétrocalculer avec précision la magnitude du tremblement de terre et plusieurs autres paramètres clés concernant à la fois le tremblement de terre et la structure planétaire. Ils ont même pu suivre la dispersion de l’onde sismique à travers la surface avec leur réseau.
« Nous sommes très, très heureux car ce n’est pas seulement un seul ballon qui a détecté le tremblement de terre, il a été détecté sur plusieurs ballons », déclare Raphael Garcia, auteur principal de la nouvelle étude et planétologue à l’Institut Supérieur de l’Aéronatique. et de l’Espace de l’Université de Toulouse.
L’étude est une preuve de concept importante pour l’application de cette technique de surveillance sismique sur Vénus. Alors que les ballons n’ont été testés que dans l’atmosphère terrestre, Garcia et ses collègues pensent qu’ils fonctionneront également dans l’atmosphère riche en dioxyde de carbone de Vénus.
Vénus vivace
En 2021, les scientifiques étudiant Vénus ont commencé à qualifier les dix prochaines années de « la décennie de Vénus », car trois missions sur la planète ont été acceptées pour le début des années 2030. Vénus, la « planète sœur » de la Terre, intrigue les planétologues avec sa structure interne inconnue et ses interactions à long terme mal comprises entre la tectonique et l’atmosphère qui ont abouti à un monde si habitable par rapport à la Terre voisine. « L’histoire de notre intérêt pour Vénus est que nous ne savons rien de son intérieur », dit Garcia. « Nous ne savons pas comment c’est fait à l’intérieur, et sur Terre, la sismologie est l’un des meilleurs outils pour comprendre cela. »
Dans le cadre de la décennie de Vénus, plusieurs équipes travaillent sur la surveillance sismique basée sur des ballons, mais la nouvelle étude est la première à capturer avec succès de grands tremblements de terre naturels avec plusieurs ballons, a déclaré Garcia.
« La recherche de détection d’un gros séisme sur des ballons stratosphériques, c’est un peu compétitif », explique-t-il. « Mais c’est une belle compétition, car au final, nous travaillons à démontrer le même concept. » Pourtant, il est heureux que leur équipe ait réussi cet exploit. La proposition de surveillance sismique par ballon sur Vénus, appelée Phantom, sera soumise aux missions New Frontiers de la NASA en collaboration avec le JPL-NASA et la North Carolina State University.
Le succès du réseau met également en évidence le potentiel de la surveillance sismique par ballon pour compléter les zones difficiles à surveiller avec un réseau au sol, comme le fond marin. Les ballons pourraient également être déployés comme un outil de réponse rapide pour surveiller les répliques.
Raphael F. Garcia et al, Infrasons de grands tremblements de terre enregistrés sur un réseau de ballons dans la stratosphère, Lettres de recherche géophysique (2022). DOI : 10.1029/2022GL098844