Le terrible tremblement de terre survenu en mars 2011 au Japon a laissé des traces sur la gravité de la Terre. Le satellite GOCE de l'agence spatiale européenne (ESA) chargé d'observer ce paramètre a enregistré un net changement après le séisme.

De magnitude 9, le séisme survenu le 11 mars 2011 dans le nord-est du Japon fait partie des cinq plus meurtriers enregistrés depuis 1900. Au total, la catastrophe a fait plus de 18.000 morts, essentiellement causées par le tsunami qui l'a suivie. Le gigantesque ras-de-marée a également provoqué la plus grave catastrophe nucléaire, depuis celle de Tchernobyl en 1986. Des retombées qui ont marqué à jamais l'histoire du Japon et dont les conséquences continuent de se faire sentir aujourd'hui.

Néanmoins, le puissant séisme a aussi marqué la Terre. Moins d'un mois après la catastrophe, les gardes-côtes japonais ont annoncé que la secousse avait déplacé les îles japonaises de plusieurs mètres ainsi que le plateau continental. Actuellement, on sait aussi que les séismes violents peuvent provoquer une déformation de la croûte terrestre. Mais c'est un impact plus étonnant qu'a dévoilé l'agence spatiale européenne (ESA) : le tremblement de terre japonais aurait localement modifié la gravité terrestre.

Un champ de gravité rompu

C'est grâce au satellite GOCE que les scientifiques ont constaté le phénomène. Pendant 4 ans, cet engin (aujourd'hui désintégré) a été chargé de cartographier la gravité de la Terre et notamment les variations qui existent à sa surface. En effet, d'une région à l'autre, la gravité varie en raison de la répartition inégale de matière dans les profondeurs de notre planète. Or, en observant les données fournies par GOCE au niveau du Japon, des scientifiques allemands ont constaté de nets changements au cours du temps, chose à laquelle il ne s'attendait pas.

La gravité locale observée au niveau de la côte nord-est après le séisme ne correspond ni en taille, ni en position, à celle prévue par les modèles. "Le tremblement de terre a nettement rompu le champ de gravité. C'est la première fois qu'on montre que GOCE a détecté des changements au cours du temps", explique l'ESA dans un communiqué. Ces résultats ont été confirmés par le satellite allemand Grace qui mesure également les changements au cours du temps.

Des changements en profondeur

D'après les chercheurs, les séismes peuvent modifier la gravité locale parce qu'ils provoquent un déplacement des roches et d'autres matériaux à des dizaines de kilomètres sous la surface. L'épicentre du séisme de 2011 était localisé en plein océan à 130 km de la ville de Sendai dans la préfecture de Miyagi (hypocentre à 30 km de profondeur). Or, les secousses survenant dans l'océan sont également capables de déformer le plancher océanique. Ceci provoque un déplacement de l'eau et modifie le niveau de l'océan, deux facteurs qui peuvent aussi influer sur la gravité locale.

D'après l'ESA, les résultats obtenus sont importants pour améliorer la fidélité des modèles mais aussi et surtout mieux comprendre les tremblements de terre. "Nous travaillons en équipe pour combiner les données de GOCE à d'autres informations pour obtenir une meilleure image de la rupture actuelle observée dans le champ de gravité", a précisé Martin Fuchs du German Geodetic Research Institute.

Il y a quelques mois, un rapport publié dans le journal Geophysical Research Letters avait déjà révélé que GOCE avait détecté le séisme depuis l'espace mais ce, grâce à un autre paramètre : la densité de l'air. En effet, les ondes sonores issus de la secousse sont capables de se diffuser dans l'atmosphère en causant des vibrations. Ceci provoque alors des variations de la densité qui ont été captées par le satellite ultra-sensible (vidéo ci-dessus) après le séisme.

Une couche de lubrifiant entre les roches

Parallèlement, une étude publiée vendredi dans la revue Science offre une nouvelle hypothèse pour expliquer pourquoi le séisme a été si dévastateur. Selon la recherche menée par Kotaro Ujiie, professeur à l'Université de Tsukuba au Japon et ses collègues, une fine couche d'argile pourrait être responsable de la violence observée. Prise en sandwich entre les roches, elle aurait joué un rôle de lubrifiant, provoquant un mouvement très rapide des plaques qui ont glissé l'une sur l'autre.

Aussi, les sismologues sont actuellement en train de réaliser des forages sous-marins au large de la péninsule de Kii, au sud-ouest du Japon, dans la fosse de Nankai pour en étudier la structure. C'est à cet endroit que la plaque des Philippines glisse sous la plaque Eurasienne. Certains spécialistes ont ainsi estimé qu'un puissant tremblement de terre pourrait s'y produire dans un avenir proche.

(crédits photo : DGFI/TU Delft)