Pendant des siècles, des témoins oculaires ont parfois signalé avoir vu un phénomène inexplicable quelques minutes avant, pendant ou après un séisme: d'étranges lumières brillantes dans le ciel.
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Juste après le tremblement de terre de 1888 qui a frappé la Nouvelle-Zélande, par exemple, des «apparences lumineuses» et une «lueur extraordinaire» ont été signalées pendant plusieurs heures. Ils ont été repérés en 1930, lors d'un tremblement de terre à Idu (Japon), visibles jusqu'à 70 milles de l'épicentre. Parmi les dizaines de tremblements de terre qui auraient produit d'étranges lumières, leurs qualités étaient très variées: des personnes ont déclaré avoir vu des fusées éclairantes blanches, des globes flottants ou des flammes vacillantes de couleur arc-en-ciel. Les lumières ne sont parfois apparues que pendant quelques secondes, mais d'autres fois, elles ont plané dans le ciel pendant des minutes ou des heures à la fois.
Pour une grande partie de l'histoire moderne, ces rapports étaient considérés comme apocryphes. Ce n'est que lorsqu'une série de photographies d'étranges lumières ont été brisées lors du séisme de 1965 à Nagano, au Japon - y compris celui ci-dessous - que les scientifiques ont reconnu la validité du phénomène.
Image via UC Berkeley Online Archive
Depuis, ils ont été capturés plus fréquemment et même en vidéo, comme ce clip réalisé 30 minutes avant le séisme qui a frappé la province chinoise du Sichuan en 2008:
Mais pour les scientifiques, accepter l'existence des lampes sismiques pose un nouveau problème: comment les expliquez-vous?
Au cours des dernières décennies, diverses hypothèses ont été proposées. Certains ont proposé que le mouvement tectonique de roches contenant du quartz puisse générer un champ pizoélectrique produisant des éclairs de lumière. D'autres ont suggéré que le stress tectonique permet temporairement aux roches de conduire de l'énergie électromagnétique, ce qui déclenche des changements dans la charge magnétique de l'ionosphère, le niveau le plus élevé de l'atmosphère. Mais il est extrêmement difficile de vérifier l'une ou l'autre de ces hypothèses, car les séismes sont si imprévisibles et les conditions difficiles à reproduire en laboratoire.
Aujourd'hui, dans une étude publiée dans Seismological Research Letters, une équipe de scientifiques de Robert Thériault a utilisé une autre stratégie pour trouver la réponse: ils ont analysé les circonstances géologiques de 65 tremblements de terre à partir de 1600 qui ont produit des rapports de lumière pour voir les événements avaient en commun.
"Nous avons construit une assez grande base de données sur les tremblements de terre survenus dans le monde entier, " a déclaré Thériault, géologue au ministère des Richesses naturelles du Québec. "Et finalement, quand nous avons commencé à les regarder, nous avons trouvé un motif vraiment frappant."
Dans le monde, environ 95% de l'activité sismique se produit aux frontières entre deux ou plusieurs plaques tectoniques. Mais la grande majorité des feux de tremblement de terre (85%) sont survenus en association avec un tremblement de terre dans une plaque tectonique sur des sites de rift continental, une catégorie qui représente seulement 5% de tous les tremblements de terre. En outre, la plupart des 15% restants sont dus à des tremblements de terre causés par deux plaques glissant l'une sur l'autre (une faille de transformation), plutôt qu'une plaque est poussée sous une autre (une zone de subduction).
De plus, les scientifiques ont découvert que les phares sismiques apparaissent de manière disproportionnée avant ou pendant les séismes, plutôt qu'après. Ils n'ont pas encore d'explication sur les schémas de localisation inhabituels des phares sismiques, mais ils pensent pouvoir expliquer cette tendance temporelle.
Leur modèle, développé au cours des dernières années par le co-auteur Friedemann Freund de l'Université d'État de San Jose, implique également des roches transportant de l'énergie jusqu'à la surface, mais pas jusqu'à l'ionosphère.
"Le processus commence au plus profond de la croûte terrestre, où les roches sont soumises à de fortes contraintes, avant que celles-ci ne soient libérées pour produire un séisme", a déclaré Thériault. Freund a montré dans certains types de roche lors d'expériences en laboratoire que ce stress pouvait séparer des paires d'atomes d'oxygène chargés négativement, liés entre eux par des liaisons peroxy.
Lorsque cela se produit, chacun des ions oxygène est libéré et ceux-ci peuvent traverser des fissures dans la roche, vers la surface. On pense alors que des groupes à haute densité de ces atomes chargés vont ioniser des poches d’air, formant ainsi un gaz chargé (un plasma) qui émet de la lumière.
Les stress tectoniques s'accumulent progressivement pendant une période prolongée avant d'être libérés lors d'un tremblement de terre. Leur modèle, qui repose sur ce stress pour créer des lumières plutôt que sur une activité sismique réelle, pourrait expliquer pourquoi les lumières se produisent souvent quelques minutes, heures ou même plusieurs jours avant un séisme.
En conséquence, disent-ils, les feux de tremblement de terre pourraient être plus qu'un phénomène intrigant - ils pourraient être un indicateur essentiel, pour certains, que le sol est sur le point de commencer à trembler. "Si vous voyez des lumières visibles dans le ciel et que vous vivez dans une zone sujette aux tremblements de terre, cela pourrait être un signe avant-coureur de l’approche d’un tremblement de terre", dit Thériault.
