Le sismologue de Stanford, Gregory Beroza, était allé faire les magasins un jour lorsqu'il a entendu une chanson qu'il n'a pas reconnue. Il sortit donc son smartphone et utilisa la célèbre application Shazam pour identifier la mélodie.
Shazam utilise un algorithme pour trouver «l'empreinte acoustique» d'une chanson - la partie d'une chanson qui la rend unique - et la compare à sa base de données de chansons.
Et si, se demandait Beroza, il pourrait utiliser une technique similaire pour identifier les tremblements de terre?
Depuis des années, les sismologues tentent d'identifier les «micro-tremblements», séismes si minuscules qu'ils ne s'enregistrent même pas sur les outils de mesure traditionnels. L'identification des micro-tremblements de terre peut aider les scientifiques à comprendre le comportement des tremblements de terre et potentiellement les aider à prévoir des événements sismiques dangereux.
Comme les chansons, les tremblements de terre ont aussi des empreintes digitales.
«La structure de la terre change très lentement, donc les tremblements de terre qui se produisent les uns près des autres ont des formes d'onde très similaires, c'est-à-dire qu'ils secouent le sol de la même manière», explique Beroza.
Au fil du temps, les chercheurs ont créé des bases de données sur les empreintes digitales des tremblements de terre afin d'identifier les mouvements du sol pouvant être des micro-séismes. Quand un mouvement au sol se produit, les sismologues peuvent utiliser la base de données pour voir si elle correspond à toute empreinte digitale de tremblement de terre connue. Mais l'utilisation de ces bases de données est un processus lent et les sismologues tentent souvent de lire d'énormes quantités de données en temps réel.
«Vous pouvez imaginer que si vous tentiez de comparer tous les temps avec tous les autres jours, 365 jours par an, 24 heures sur 24, le travail deviendrait vite très gros», explique Beroza. "En fait, il devient incroyablement gros."
Comment fonctionne FAST (Stanford) (Stanford) Mais un lecteur d'empreintes digitales basé sur un algorithme basé sur Shazam pourrait avoir le potentiel de faire le travail presque instantanément, a estimé Beroza.
Le sismologue a recruté trois étudiants ayant une expertise en géoscience computationnelle pour créer un algorithme. Ensemble, l'équipe a mis au point un programme appelé FAST (Fingerprint and Similarity Thresholding). Son acronyme est approprié: FAST peut analyser une semaine de données sismiques continues en moins de deux heures, 140 fois plus rapidement que les techniques traditionnelles. Contrairement aux bases de données traditionnelles, FAST utilise les empreintes digitales pour comparer «à l'identique», éliminant ainsi le processus fastidieux de comparaison de tous les tremblements de terre avec tous les autres séismes.
Les résultats des travaux de l'équipe ont récemment été publiés dans la revue Science Advances .
«L'utilisation potentielle [de FAST] est vraiment partout», dit Beroza. «Il peut être utile de détecter les tremblements de terre lors de séquences de répliques [les plus petits séismes qui suivent souvent des séismes plus importants] afin de comprendre le processus par lequel un séisme conduit à un autre séisme.»
Cela pourrait également être utile pour comprendre la «sismicité induite» - petits tremblements de terre causés par le comportement humain. Une cause fréquente de sismicité induite est l’injection d’eaux usées, où l’eau contaminée provenant des forages pétroliers et gaziers est éliminée en l’injectant dans des puits souterrains profonds. L'injection d'eau usée serait à l'origine du plus grand séisme d'origine humaine de l'histoire des États-Unis, un séisme de magnitude 5, 7 survenu dans l'Oklahoma en 2011. L'exploitation minière, la fracturation hydraulique et la construction de très grands réservoirs sont également connus pour provoquer des séismes. Contrairement aux séismes naturels, dont le nombre est resté constant au fil des ans, la fréquence des tremblements de terre d'origine humaine augmente, explique Beroza. FAST pourrait être particulièrement utile dans ce domaine, en donnant aux chercheurs une meilleure idée de l'ampleur des activités humaines qui déstabilisent la croûte terrestre.
Il reste encore des défis à relever avant que FAST puisse être pleinement mis en œuvre. Dans les recherches de l'équipe, FAST n'était utilisé qu'avec un seul instrument sur une seule ligne de faille. Pour être très utile, il doit être mis en réseau via une série de capteurs sismiques. Il faut aussi aller encore plus vite, dit Beroza. L’équipe travaille actuellement sur ces améliorations et Beroza espère publier davantage de résultats au cours de l’année.
