Peu de temps après qu’un puissant tremblement de terre ait secoué le Japon, le pays tout entier s’est déplacé de quelques millimètres vers l’est. La cause, rapportent les chercheurs le 18 juin dans Scienceétait une onde sismique qui plongeait vers le noyau de la Terre et retournait, provoquant le glissement des failles – le premier cas enregistré d'onde réfléchie par le noyau mettant une faille en mouvement.
Les tremblements de terre déplacent régulièrement les masses continentales. Mais ils ne déplacent généralement pas des pays entiers, et les ondes sismiques rebondissant sur le noyau de la planète n’en sont pas la cause. De telles ondes S réfléchies par le noyau, comme on les appelle, traversent les 2 900 kilomètres du manteau rocheux terrestre pour atteindre le bord du noyau, puis reviennent.
La sismologue Sunyoung Park et ses collègues ont détecté une de ces vagues en extrayant des données sismiques et GPS d'archives du tremblement de terre de Tohoku au Japon, le 11 mars 2011. Cette vague est apparue environ 15 minutes après la secousse principale de magnitude 9,0 et était accompagnée d'un déplacement coïncident du sol, enregistré par des centaines de capteurs GPS répartis à travers le Japon. « Nous constatons cette compensation permanente », explique Park, de l'Université de Chicago.
Un tel déplacement du sol signifie que la vague a fait plus que simplement passer, explique Zachary Ross, sismologue de Caltech, qui n'a pas participé à la recherche. « Cela implique qu'il y a un certain nombre de fautes. »
Et comme le changement s’est produit dans l’ensemble du Japon – de l’île d’Hokkaido au nord à l’île de Kyushu au sud – une grande partie de la limite des plaques a dû s’être ouverte, concluent Park et ses collègues. En fait, l’équipe a déterminé que deux limites de plaques distinctes, totalisant au moins 3 000 kilomètres d’étendue, se sont probablement déchaînées.
Cela est logique, déclare Andrea Donnellan, géophysicienne à l'Université Purdue de West Lafayette, Indiana, qui n'a pas participé à la recherche. Une onde sismique peut déclencher la libération d'une tension tectonique accumulée au fil des décennies, des siècles, voire des millénaires, explique-t-elle. « Je pense que c'est très plausible. »
C'est la première fois qu'il est démontré qu'une onde S réfléchie par le noyau déclenche le glissement d'une faille, explique Park. « C'est un type de risque sismique auquel nous n'avions pas pensé auparavant. » Une longueur de rupture aussi longue est également sans précédent : elle est plus de deux fois supérieure à celle du tremblement de terre massif de Sumatra en 2004.
Dans le cas du tremblement de terre de Tohoku, le glissement provoqué par l'onde S réfléchie par le noyau n'était probablement pas perceptible. C’est parce que son énergie était distribuée sur une zone très vaste et qu’elle s’est produite relativement lentement, sur une période d’environ trois minutes. Mais les événements futurs, disent les chercheurs, pourraient ne pas être aussi anodins.