Pourrions-nous un jour prédire les tremblements de terre ?

 

Depuis les années 1960, les géologues tentent d'utiliser des méthodes scientifiques modernes pour prédire les tremblements de terre, mais sans grand succès. Mais aujourd'hui, l'intelligence artificielle pourrait apporter la réponse

La tragédie qui se déroule dans les immeubles effondrés du sud-est de la Turquie et du nord de la Syrie est un rappel douloureux de la soudaineté des tremblements de terre. Et elle met en lumière une question majeure pour l'humanité : le jour viendra-t-il où nous pourrons les prévoir ?

En fait, la science de la prévision des tremblements de terre est très, très difficile. S'il existe souvent de petits signes qui peuvent être détectés après coup dans les données sismiques, savoir ce qu'il faut rechercher et utiliser pour faire des prédictions - et surtout des prédictions précises - est un défi bien plus grand.

"Lorsque nous faisons des simulations de séismes en laboratoire", explique à la BBC Chris Marrone, professeur de sciences de la terre à l'université de Sapienza à Rome et à l'université Penn State en Pennsylvanie, "nous pouvons voir toutes ces petites fissures et ruptures qui apparaissent en premier. Dans la nature, cependant, il y a beaucoup d'incertitude quant à la raison pour laquelle nous ne voyons souvent pas de répliques ou de signes annonciateurs d'un gros tremblement de terre."

La complexité des failles

Depuis les années 1960, les géologues tentent d'utiliser des méthodes scientifiques modernes pour prédire les tremblements de terre, mais sans grand succès. Selon Marrone, cela est dû en grande partie à la complexité des failles qui traversent la planète. Il y a aussi beaucoup de bruit sismique - la Terre bourdonne et gronde constamment, ce qui, combiné au bruit anthropique de la circulation, de la construction et de la vie quotidienne, rend difficile de discerner des signes clairs.

Selon l'US Geological Survey, trois éléments sont nécessaires pour une prévision vraiment utile des tremblements de terre : l'endroit où ils se produiront, l'heure à laquelle ils se produiront et leur magnitude. Pour l'instant, personne n'est capable de le faire avec précision. Cependant, des tentatives sont faites en permanence. Outre les signes sismiques, les scientifiques recherchent des indices dans divers endroits - du comportement des animaux aux perturbations électriques dans la haute atmosphère terrestre.

Une excitation croissante

Ces derniers temps, cependant, le potentiel de l'intelligence artificielle pour détecter ces signes subtils qui échappent aux humains suscite un enthousiasme croissant. Les algorithmes d'apprentissage automatique peuvent analyser de grandes quantités de données sur les tremblements de terre passés, à la recherche de modèles récurrents qui pourraient être utilisés pour prédire les tremblements de terre futurs. Le professeur Marrone et son équipe, par exemple, ont passé les cinq dernières années à développer des algorithmes capables de détecter le moindre mouvement dans des failles sismiques simulées en laboratoire. Mais, comme il le dit, "nous adorerions appliquer ces techniques à la vie réelle, mais nous n'en sommes pas encore là".

Pendant ce temps, des scientifiques chinois recherchent des ondulations dans les particules chargées électriquement dans l'ionosphère de la Terre dans les jours précédant les tremblements de terre, en raison des changements du champ magnétique au-dessus des zones de faille. Une équipe dirigée par Jing Liu à l'Institut de prévision des tremblements de terre de Pékin, par exemple, a déclaré pouvoir observer des perturbations dans les électrons atmosphériques au-dessus de l'épicentre du tremblement de terre qui a frappé la Basse-Californie début avril 2010, dix jours plus tôt. Et l'année dernière, des scientifiques du China Earthquake Network Center de Pékin ont affirmé avoir détecté des diminutions de la densité des électrons dans l'ionosphère jusqu'à quinze jours avant les tremblements de terre qui ont frappé la Chine continentale en mai 2021 et janvier 2022. Mais comme le dit Mei Li, l'un des chercheurs du Centre, même avec les données satellitaires, ils sont encore loin de pouvoir prédire un séisme imminent.

Constatations et complications

"Nous ne pouvons pas déterminer avec précision l'endroit où se produira un événement à venir", ont noté les chercheurs en présentant leurs conclusions. Lee souligne une autre complication : les grands tremblements de terre peuvent provoquer des changements dans l'ionosphère très loin de leur épicentre. "Une anomalie ionosphérique peut se produire autour de l'épicentre d'un séisme ainsi qu'à son point complexe magnétiquement conjugué dans l'autre hémisphère", explique-t-il.

D'autres chercheurs fondent leurs espoirs sur des signes différents. Au Japon, certains affirment qu'ils peuvent utiliser les variations de la vapeur d'eau au-dessus des zones sismogènes pour faire des prédictions. Des tests ont montré que ces prévisions sont exactes à 70 %, bien qu'elles ne puissent dire si un tremblement de terre pourrait se produire dans le mois à venir. D'autres tentent d'exploiter les petites ondulations de la gravité terrestre qui peuvent se produire avant un tremblement de terre. Malgré tous ces efforts et toutes ces affirmations, personne n'a été capable de prédire avec précision où et quand un tremblement de terre se produira.

L'infrastructure

"Nous n'avons tout simplement pas l'infrastructure nécessaire pour effectuer le type de surveillance dont nous aurions besoin", déclare le professeur Marrone à la BBC. "Qui va dépenser 100 millions de dollars pour installer un ensemble de sismographes du type de ceux que nous utilisons en laboratoire pour surveiller une faille ? Nous savons comment prédire les tremblements de terre en laboratoire, mais ce que nous ne savons pas, c'est si cela se traduit réellement par la complexité des failles du monde réel. La faille d'Anatolie orientale, par exemple, se trouve dans une région complexe du monde - il ne s'agit pas d'un plan de faille unique, mais d'une série de choses qui se rejoignent."