Une technique de télédétection capable de détecter les changements en temps réel dans les environnements souterrains a été testée avec succès dans le désert juste à l'extérieur du campus KAUST à Thuwal, Arabie Saoudite.

Pour éviter l'impact chronophage et destructeur du forage, les géologues se tournent de plus en plus vers une approche dite d'imagerie sismique. Cette procédure utilise des sources sonores à de nombreux endroits différents pour envoyer des ondes acoustiques profondément sous terre, puis mesure le temps qu'il faut aux ondes pour retourner aux récepteurs à la surface. Le temps de parcours des ondes dépend de propriétés telles que la dureté ou la porosité des matériaux qu'elles traversent, et donc cette méthode peut facilement identifier les caractéristiques uniques du sous-sol, comme des poches d'eau.

Cependant, l'imagerie sismique conventionnelle est encore trop lente pour détecter les événements géologiques en temps réel, note Gerard Schuster, géophysicien de la KAUST. "Pour une expérience sismique conventionnelle, vous avez besoin de nombreuses vues angulaires différentes pour estimer avec précision les propriétés de chaque sous-structure, qui demande de nombreuses heures pour déployer et exciter des sources sismiques sur des centaines d'emplacements différents, " il dit.

Depuis 20 ans, Schuster a travaillé sur une solution à ce problème en se concentrant sur la façon dont les modèles cycliques d'ondes acoustiques commencent à se traîner ou à se dépasser après avoir traversé un matériau souterrain. Ces changements, connu sous le nom de différences de phase, peut être inversé par interférométrie sismique pour fournir des informations structurelles à haute résolution tout en nécessitant beaucoup moins de sources audio.

"Cette approche demande beaucoup moins d'efforts, " dit Shuster. " Prendre les différences de temps entre les phases vous permet de répondre aux questions sur la dureté et la douceur de la géologie avec seulement quelques expériences au lieu de centaines. "

Dans leur dernier ouvrage, Schuster et ses collègues ont réalisé une expérience contrôlée en accéléré pour valider les capacités de leur technologie d'interférométrie sismique. D'abord, l'équipe a installé un ensemble de sources et de récepteurs audio sur une dune de sable sec. Puis, ils ont injecté 12 tonnes d'eau dans la dune en quelques heures tout en enregistrant près d'une centaine de mesures interférométriques pour chaque emplacement de source. Ces données ont été transformées toutes les deux minutes en instantanés de l'écoulement de l'eau souterraine alors qu'elle s'infiltrait à travers les couches sous-structurales à plusieurs mètres sous la surface.

"Nos simulations tridimensionnelles des expériences nous ont convaincus que ce que nous avons vu n'était pas une fausse lecture, " dit Schuster. " L'impact initial de ces découvertes peut être utile pour les ingénieurs environnementaux qui ont besoin d'une surveillance rapide et peu coûteuse du sous-sol, par exemple, imagerie en temps réel des barrages qui fuient, ou des levés sismiques martiens ou lunaires efficaces."