Les scientifiques savent depuis longtemps que les tremblements de terre peuvent faire vibrer la Terre pendant de longues périodes. Cependant, en 1998, une équipe de recherche a découvert que la Terre génère également en permanence un signal vibratoire à basse fréquence en l'absence de tremblements de terre.

Depuis, les sismologues ont proposé différentes théories pour expliquer l'existence de cette vibration continue, des perturbations atmosphériques aux vagues océaniques se déplaçant sur le fond marin. Ils ont également mesuré les vibrations à l'aide de sismomètres sur terre, mais ne l'avait pas encore mesuré avec succès au fond de la mer, ce qui pourrait aider les scientifiques à mieux quantifier les sources des vibrations.

Maintenant, à l'aide d'instruments sismiques au fond de l'océan, les chercheurs ont réussi à quantifier le « bourdonnement » vibratoire de la Terre. Une nouvelle étude publiée dans Lettres de recherche géophysique , un journal de l'American Geophysical Union, déterminé au fond de l'océan les fréquences auxquelles la Terre vibre naturellement, et a confirmé la viabilité de l'utilisation d'instruments océaniques pour étudier le bourdonnement.

La capture du bourdonnement au fond de l'océan pourrait fournir de nouvelles informations sur la magnitude de la source, selon Martha Deen, géophysicien à l'Institut de Physique du Terre de Paris, France et auteur principal de la nouvelle étude.

En outre, les nouvelles découvertes pourraient être utilisées pour cartographier l'intérieur de la Terre avec plus de détails et de précision. L'inclusion du bourdonnement des sismomètres au fond de l'océan peut donner une meilleure image globale que l'utilisation de sismomètres terrestres seuls en augmentant la couverture des données dans de vastes zones non couvertes, dit Deen.

« La Terre est constamment en mouvement, et nous voulions observer ces mouvements car le terrain pourrait gagner à avoir plus de données, " elle a dit.

Capturer le bourdonnement

La nouvelle recherche a examiné les oscillations libres permanentes de la Terre :des signaux sismiques à basse fréquence qui ne peuvent être mesurés qu'avec des instruments sensibles. La vibration provoquée par ces signaux est constamment présente dans le sol, et est observable en l'absence de tremblements de terre.

Une étude précédente publiée dans Lettres de recherche géophysique a démontré que le mouvement des vagues océaniques sur les plateaux continentaux est responsable de la génération d'une grande partie du signal, et a fourni la première modélisation quantitative du bourdonnement sur un an. D'autres recherches ont suggéré la turbulence atmosphérique comme source du signal, mais ce mécanisme ne peut expliquer qu'une partie de la vibration.

La plupart des recherches existantes sur le signal de bourdonnement l'ont examiné avec succès à l'aide de sismomètres situés à terre, pas au fond de l'océan. La collecte de données précises à partir de sismomètres sous la surface de l'océan était considérée comme peu pratique car les vagues océaniques et les courants du fond marin génèrent de grandes quantités de bruit ambiant.

Cependant, 70 pour cent de la surface de la Terre est recouverte d'eau, ainsi pouvoir mesurer le bourdonnement au fond de la mer permettrait aux scientifiques d'analyser le phénomène en utilisant des données sur l'ensemble du globe, dit Deen.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont d'abord collecté des données sismiques à partir de 57 stations sismométriques situées au fond de l'océan Indien à l'est de Madagascar. Ces stations ont été déployées de 2012 à 2013 dans le cadre d'une précédente étude publiée dans Eos, qui a été conçu pour imager les points chauds intraplaques volcaniques.

Les auteurs ont sélectionné les données sismiques des deux stations avec la meilleure qualité de données, et s'est assuré de corriger le signal généré par les tremblements de terre. Ils ont ensuite appliqué une combinaison de techniques pour éliminer les interférences des ondes d'infragravité océaniques, courants et parasites électroniques, et ont pu réduire le niveau de bruit à peu près au même niveau qu'une station terrestre silencieuse.

Étant donné que Deen et ses collègues ont pu expliquer ces sources d'interférence, les chercheurs ont réussi à capturer le bourdonnement à l'aide de sismomètres au fond de l'océan.

L'étude a déterminé les pics de vibration naturels de la Terre à plusieurs fréquences comprises entre 2,9 et 4,5 millihertz. Ces vibrations ne peuvent pas être entendues par les gens car elles sont environ 10, 000 fois plus petit que le seuil auditif inférieur de l'oreille humaine, qui est de 20 hertz.

Les auteurs ont également comparé l'amplitude de leur signal de bourdonnement observé aux mesures d'une station terrestre en Algérie, et trouvé que les deux signaux ont une amplitude similaire.

Deen et ses co-auteurs pensent que d'autres chercheurs peuvent appliquer leurs découvertes pour mieux modéliser la structure de l'intérieur de la Terre. Les scientifiques examinent traditionnellement l'intérieur à l'aide d'ondes sismiques générées par des tremblements de terre, mais cela ne fonctionne qu'à des moments précis et dans des zones où les tremblements de terre se produisent couramment. L'utilisation du signal de bourdonnement comme source d'ondes sismiques permettrait d'éviter ce problème car le bourdonnement est généré en continu dans de nombreuses zones océan-continent à la surface de la planète.

La combinaison des données des sismomètres terrestres et océaniques donne aux sismologues une image plus complète de l'ensemble du signal de bourdonnement par rapport à l'utilisation de stations terrestres seules, selon Deen. La densité accrue de points de données possibles améliorerait la résolution de l'image et pourrait aider les scientifiques à mieux cartographier l'intérieur de la Terre jusqu'à 500 kilomètres (310 miles), elle a dit.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de AGU Blogs (http://blogs.agu.org), une communauté de blogs sur les sciences de la Terre et de l'espace, hébergé par l'American Geophysical Union. Lisez l'histoire originale ici.