Des chercheurs de l’UE étudient comment les câbles de communication sous-marins peuvent servir de capteurs environnementaux et sismiques, ce qui pourrait changer la donne pour les systèmes d’alerte précoce.
Sous les océans du monde, une révolution silencieuse est en cours. Plus de 1,48 million de kilomètres de câbles sous-marins à fibres optiques transportent la quasi-totalité du trafic Internet et téléphonique mondial. Aujourd’hui, les chercheurs montrent que ces câbles peuvent faire plus que transmettre des données : ils peuvent écouter la planète.
En capturant d’infimes changements dans la façon dont la lumière les traverse, ces câbles peuvent détecter les changements dans le mouvement, les vibrations et la température des fonds marins et de l’eau.
Une initiative de recherche financée par l'UE dans le domaine émergent de la détection des fonds marins par fibre optique a travaillé sur une technologie permettant de transformer les fonds marins en un vaste observatoire en temps réel. Les découvertes réalisées devraient permettre aux scientifiques de mieux surveiller le changement climatique, de suivre l’activité tectonique et d’améliorer les alertes aux tsunamis et aux tremblements de terre.
Réseau de détection de la Terre sous-marin
Environ 70 % de la surface de la Terre est recouverte d'eau, mais la majeure partie est inaccessible aux instruments sismologiques conventionnels.
« Nous disposons d'une excellente couverture satellite de la surface de la mer », a déclaré Marc-André Gutscher, géoscientifique marin au centre de recherche Géo-Océan de Brest, en France. « Mais en profondeur, là où proviennent la plupart des tremblements de terre et des tsunamis, nous avons très peu d'observations directes. »
Cela commence à changer grâce aux recherches sur la manière dont les câbles sous-marins pourraient être réutilisés en tant que réseau mondial de détection.
Deux techniques complémentaires dominent le domaine : la détection acoustique distribuée (DAS) et la réflectométrie optique du domaine temporel de Brillouin (BOTDR).
Gutscher a dirigé une initiative de recherche financée par l'UE sur sept ans, appelée FOCUS, qui s'est terminée en septembre 2025.
Il a exploré comment ces deux techniques peuvent détecter de minuscules déformations (seulement un ou deux centimètres) le long de lignes de failles actives en eaux profondes.
Pour tester le concept, l’équipe a installé un câble prototype de 6 kilomètres de long sur le fond marin le long de la faille nord d’Alfeo au large de Catane, en Sicile. La région est sujette à l'activité sismique car elle se trouve à proximité du mont Etna, le volcan le plus grand et le plus actif d'Europe.
A l'écoute des fonds marins
En 1908, un tremblement de terre de magnitude 7,1 a frappé le détroit de Messine, entre la Sicile et l'Italie continentale, déclenchant un tsunami dévastateur qui a tué plus de 80 000 personnes dans l'une des catastrophes naturelles les plus meurtrières d'Europe. L'objectif des chercheurs est de mieux évaluer les mouvements des failles sur le fond marin et d'aider à préparer les communautés côtières avant que des événements similaires ne se reproduisent à l'avenir.
L'équipe de Gutscher a travaillé avec l'Institut national italien de physique nucléaire (INFN) qui a accepté de connecter le prototype de câble FOCUS à son câble sous-marin existant exploité depuis son observatoire des fonds marins au large de Catane, en Sicile.
Le câble, conçu en collaboration avec IDIL, une société française spécialisée dans les systèmes à fibre optique, est similaire aux câbles de télécommunication classiques, mais comprend des fibres de capteurs spéciales, plus sensibles aux perturbations mécaniques du fond marin.
D'une épaisseur de seulement 9 millimètres, elle combine deux types de fibres optiques : des fibres faiblement tamponnées, similaires aux câbles de télécommunications, et des fibres fortement tamponnées, plus sensibles aux contraintes (déformation mécanique). Les chercheurs ont utilisé BOTDR pour mesurer des changements subtils dans la longueur des fibres correspondant aux contraintes dans la croûte terrestre.
« Notre objectif principal était de voir ce qui se passe avant un tremblement de terre, pour détecter une déformation précoce avant une rupture soudaine », a déclaré le Dr Giovanni Barreca de l'Université de Catane.
Pour l’instant, aucun mouvement significatif n’a été observé, mais cela aussi est instructif. « Cela signifie que la faille est actuellement verrouillée et qu'elle accumule probablement des contraintes tectoniques », a déclaré Gutscher. « Quand ce stress sera libéré, nous surveillerons. »
Le câble sicilien a déjà fait ses preuves. Fin 2020, il a détecté un courant sous-marin massif, possiblement déclenché par un glissement de terrain sous-marin, une sorte d'« avalanche marine » qui peut parcourir des centaines de kilomètres et déclencher parfois des tsunamis.
De tels événements sont rarement observés, mais les données par fibre optique ont capturé sa signature en détail. Cela ouvre des opportunités de surveillance et de détection des dangers secondaires qui peuvent menacer les communautés côtières et les infrastructures vitales des fonds marins.
De la Sicile aux Caraïbes
Parallèlement, l'équipe FOCUS a également exploré le potentiel du réseau de câbles de télécommunications sous-marins pour améliorer la surveillance environnementale.
Les chercheurs ont utilisé des réseaux de câbles sous-marins locaux au large de l’île caribéenne de Guadeloupe pour surveiller les changements de température de l’eau au fond de la mer.
Initialement, l’équipe devait collecter manuellement des données tous les quelques mois à partir d’armoires terrestres de relais à fibre optique. Désormais, grâce à une installation permanente, ils peuvent surveiller les câbles à distance toutes les trois heures.
Leurs mesures enregistrent la façon dont la lumière se diffuse à l'intérieur des câbles. Lorsque le câble est perturbé, de minuscules défauts dans la fibre se déplacent légèrement, modifiant ainsi le motif de la lumière. Les scientifiques suivent ces changements pour comprendre ce qui se passe sur les fonds marins.
« Si quelque chose perturbe le câble, s'il tire dessus, le déplace, le chauffe ou le refroidit, nous pouvons le mesurer », a expliqué Gutscher.
En analysant l'évolution du signal lumineux avec la température, ils ont détecté une augmentation d'environ 1,5 °C dans les eaux peu profondes sur deux ans, ce qui est cohérent avec les mesures de la température de la surface de la mer effectuées par les satellites. Au même moment, un blanchissement massif des coraux s'est produit, entraînant une perte des récifs coralliens d'environ 30 %.
Dans les eaux plus profondes au large de la Guadeloupe, de 300 à 700 mètres, les câbles présentent des augmentations de température plus faibles, de l'ordre de 0,2 à 1°C.
Ces résultats viennent d'être acceptés pour publication (dans Lettres de recherche géophysique) et impliquent que des milliers de kilomètres de câbles de télécommunication pourraient être utilisés pour surveiller les changements de température des océans profonds, ajoutant ainsi une nouvelle dimension aux mesures météorologiques.
« Bien que notre objectif initial soit la tectonique, ces mesures montrent comment les mêmes câbles peuvent suivre les changements liés au climat », a déclaré Gutscher. « Le potentiel d'une surveillance intégrée de l'environnement et des risques est énorme. »
Cette technique pourrait également être étendue à d'autres régions sujettes aux tremblements de terre, comme le Japon, Cascadia (le long de la côte Pacifique de l'Amérique) et ailleurs en Méditerranée.
Les systèmes DAS peuvent détecter les ondes sismiques initiales d’un tremblement de terre en quelques secondes, tandis que le BOTDR peut suivre les contraintes à long terme qui s’accumulent au fil du temps. DAS offre la possibilité de déclencher des alertes immédiates en cas de tremblement de terre et de tsunami, tandis que BOTDR peut assurer une surveillance à long terme de la déformation des failles, avec une application potentielle à la prévision des tremblements de terre.
« La nouvelle utilisation secondaire des câbles à fibres optiques pourrait représenter une avancée considérable en matière de sismologie et d'alerte aux dangers », a déclaré Gutscher. « Nous transformons effectivement le système nerveux numérique mondial en un système environnemental. »
Avec davantage de collaboration et d'investissements, les fonds marins, autrefois presque invisibles, pourraient devenir l'un des outils scientifiques les plus puissants pour protéger les vies et comprendre l'évolution de notre planète.
