Les Plus Grands Mystères: Que Se Passe-T-Il À L'Intérieur D'Un Tremblement De Terre?

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Les sismologues ne savent absolument pas ce qui se passe à l'intérieur de la terre lors d'un tremblement de terre.

Note de l'éditeur: Nous avons demandé à plusieurs scientifiques de différents domaines ce qu’ils pensaient être les plus grands mystères de nos jours, puis nous en avons ajouté quelques-uns qui nous préoccupaient aussi. Cet article est l’un des 15 articles de la série "Greatest Mysteries" de WordsSideKick.com qui s'exécute chaque jour de la semaine.

Quand un séisme important se produit, les experts peuvent expliquer exactement où il a commencé et quel type de faille est impliqué et peut-être même prédire combien de temps les répliques sismiques vont durer. Mais la vérité étrange est que les sismologues et les géophysiciens ne savent absolument pas ce qui se passe à l'intérieur de la planète lors d'un tremblement de terre.
La physique des tremblements de terre a connu une révolution au cours de la dernière décennie, grâce aux nouvelles connaissances tirées d'expériences en laboratoire, d'études sur le terrain de failles exhumées et de théories meilleures.
Mais la nature et le comportement des forces qui empêchent les fautes de bouger et qui échouent soudainement sont encore inconnus.
Et lorsque les défauts se déplacent, il manque quelque chose - il n'y a que peu, voire aucune preuve des niveaux extrêmement élevés de frottement et de fusion qui pourraient survenir au-dessus du sol lorsque deux roches géantes ont glissé l'une contre l'autre.
"Il y a de nombreuses raisons de croire qu'il se passe quelque chose d'exotique", a déclaré Tom Heaton, géophysicien à Caltech.
"Le problème du glissement par frottement dans les tremblements de terre est l'un des problèmes les plus fondamentaux de toutes les sciences de la Terre", a déclaré Heaton. "C’est une histoire mystérieuse de 30 ans sur la physique de base du problème des tremblements de terre."
Doux tremblements de terre
La plupart des tremblements de terre se produisent lorsque les plaques tectoniques se rencontrent et glissent les unes contre les autres. Les tremblements se produisent lorsque la contrainte de friction du mouvement dépasse la force des rochers, provoquant une défaillance de la ligne de faille. Il s'ensuit un violent déplacement de la croûte terrestre, entraînant la libération d'une énergie de déformation élastique. Cette énergie se présente sous la forme d'ondes de choc qui rayonnent et constituent un séisme.
L'une des choses les plus étranges à propos des tremblements de terre est leur douceur, a déclaré Heaton.
Par exemple, certains scientifiques pensaient avoir découvert comment simuler des mini-tremblements de terre en laboratoire. Mais quand ils augmenteront les énergies observées dans le laboratoire à la taille de failles réelles, le modèle prédirait une fonte importante sur les failles. Et de tels modèles prédisent une dévastation bien au-delà de ce qui a tué plus de 500 personnes cette semaine au Pérou, plus de 80 000 personnes lors du séisme au Pakistan en 2005 ou plus d’un quart de million de personnes lors du séisme de 2004 au large de la côte de Sumatra.
"Les tremblements de terre seraient si violents qu'aucun être vivant ne pourrait survivre au tremblement", a déclaré Heaton.
Par conséquent, personne n'a encore simulé quoi que ce soit près d'un séisme réel.
Un problème de conception de machine
Le problème de la simulation tient en partie au fait qu’il est très difficile de faire en sorte que les machines de laboratoire génèrent toutes les conditions environnementales qui se produisent pendant un séisme, notamment les fortes contraintes, les pressions élevées, les températures élevées et un taux de glissement d’environ un mètre par seconde ( sur le rythme auquel nous marchons).
David Goldsby et ses collègues mécaniciens des roches de la Brown University ont conçu des machines capables d’appliquer les fortes contraintes des trembleurs aux spécimens rocheux afin que les géophysiciens puissent étudier le frottement en profondeur.
"Nous pouvons appliquer des contraintes normales aussi élevées que celles qui se produisent dans toute la zone sismogène de la croûte terrestre, à une profondeur d'environ 10 kilomètres", a-t-il déclaré.
C'est incroyablement impressionnant et important pour la science des tremblements de terre, mais cela laisse encore beaucoup de questions sans réponse, car ce qui se passe à l'intérieur de la Terre est tellement étrange de magnitude et de physique.
"Aucun appareil au monde n'est encore capable de répondre à tous ces critères", a déclaré Goldsby.
Frottement normal
Au-dessus du sol, le frottement est une force constante et obstinée qui s'oppose au mouvement. Les frottements génèrent de la chaleur, comme le savent les personnes aux mains froides, et augmentent avec le stress que vous mettez sur les objets. Ainsi, la chaleur sur les défauts pendant le glissement devrait augmenter avec la profondeur de la Terre. Les roches devraient définitivement fondre où elles se rencontrent.
Mais sous terre, lors de tremblements de terre, deux énormes dalles rocheuses dures, pressurisées par le poids, se glissent l'une en dessous de l'autre. Et rien ne fond. Habituellement.
C'est bizarre. Cela pourrait être dû au fait que les frottements et donc la chaleur sont beaucoup plus faibles que ce à quoi on pourrait s'attendre de roches au dessus du sol, a déclaré Goldsby.
Heaton a expliqué que la friction des tremblements de terre fonctionnait de la manière suivante: Elle commence haut quand il y a peu ou pas de mouvement; puis la friction tombe à zéro lorsque les roches bougent rapidement; puis la friction redevient forte lorsque les roches ralentissent.
Ce comportement étrange de friction lors d'un tremblement de terre pourrait être la raison pour laquelle il ne fond presque pas, a déclaré Goldsby. Si le frottement est faible lorsque les roches bougent rapidement, la chaleur produite est alors bien moindre et aucune fusion détectable ne se produit.
Peut-être un autre mécanisme intervient-il avant que les roches n'atteignent leur phase de fusion, a déclaré Heaton.
Une explication est "le chauffage flash". Les failles sont bloquées par des forces très élevées. Une fois que les défauts commencent à glisser, s’ils glissent assez rapidement, ils deviennent extrêmement glissants aux points de contact microscopiques, comme les patineurs sur la glace. De la chaleur est générée, mais le résultat est un éclair de lumière ou un gaz surchauffé à haute température et sans frottement appelé plasma qui ne produit aucun matériau fondu détectable, a déclaré Heaton. Lorsque les défauts ralentissent, ils restent collés.
Une autre idée est que l'eau sous pression dans les roches lors d'un glissement pourrait réduire le stress sur la faille et donc le frottement, a déclaré Goldsby. Les défauts peuvent rouler sur un coussin de vapeur, ce qui permet à la faute de glisser avec un faible frottement et la chaleur de la roche n’atteindra pas le point de fusion.
Ondulation dans le tapis
La clé pour comprendre les séismes n’est en réalité pas leur point de départ, mais la façon dont la fracture se propage, ce qui est en grande partie lié au comportement étrange des frottements souterrains, explique Heaton.
Selon Heaton, les vitesses de glissement les plus élevées se situent à la limite d'une impulsion de glissement qui traverse la Terre, a déclaré Heaton, qui a décrit ce comportement de faille dans un document phare d'il y a 17 ans.
Pensez à une faute comme un tapis que vous voulez déplacer, a-t-il déclaré. Vous pouvez simplement tirer le tapis du bord. C'est le moyen difficile de le déplacer. Le moyen le plus simple de déplacer un tapis est de "mettre une petite bosse dedans et de déplacer la bosse et lorsque vous avez terminé, vous avez compensé le tapis", a-t-il expliqué.
La friction est dans un arrangement yin-yang avec ces impulsions de glissement, il s'avère, dit Heaton. "Le glissement dans le pouls dépend du frottement, mais il s'avère que le frottement tourne à la vitesse à laquelle le glissement se produit", a-t-il déclaré. "C'est un problème de maths, un système de rétroaction positive. Ils sont notoirement instables."
Si vous saviez à quel point le pouls serait important, vous pourriez prédire la magnitude d'un séisme, mais le comportement exotique de la friction dans le sous-sol bousille tout cela, a déclaré Heaton.
Néanmoins, la révolution dans le domaine de la physique sismique a apporté de nouvelles connaissances, a déclaré Goldsby.
"Je ne suis pas seulement optimiste, mais certain que nous en apprendrons davantage sur la manière dont les tremblements de terre se produiront au cours de la prochaine décennie", a-t-il déclaré. "Ces connaissances nous aideront à comprendre comment atténuer les effets dommageables des tremblements de terre et à prévenir les pertes de vies humaines, et nous permettront peut-être un jour de détecter les précurseurs des tremblements de terre."

  • Un autre grand mystère: Qu'est-ce qui pousse l'évolution?
  • Galerie d'images: Tremblements de terre mortels
  • Les petits mystères de la vie
Les Plus Grands Mystères: Que Se Passe-T-Il À L'Intérieur D'Un Tremblement De Terre?

FAQ - 💬

❓ Quels sont les dégâts du tremblement de terre ?

👉 Les séismes peuvent avoir des conséquences sur la vie humaine, l'économie et l'environnement. Le séisme est le risque naturel majeur le plus meurtrier, tant par ses effets directs (chutes d'objets, effondrements de bâtiments) que par les phénomènes induits (mouvements de terrain, tsunamis, etc.).

❓ Où se cacher lors d'un tremblement de terre ?

👉 Restez loin des fenêtres et des objets lourds. Si vous êtes à l'école, cachez-vous sous un pupitre ou une table et agrippez-vous bien. Tournez le dos aux fenêtres. Si vous êtes en fauteuil roulant, bloquez les roues et protégez-vous la tête et le cou.

❓ Quel est le plus gros séisme au monde ?

👉 séisme de 1960 à ValdiviaLe séisme de 1960 à Valdivia, au Chili, est un mégaséisme qui a eu lieu le 22 mai 1960 à 19h11, heure locale. Sa magnitude, la plus élevée jamais enregistrée, a été estimée à 9,52 sur l'échelle de Richter.

❓ Quel est le tremblement de terre le plus meurtrier de l'histoire ?

👉 Quel est le séisme le plus meurtrier de l'histoire ? Le tremblement de terre qui a frappé la Chine en 1556 est le plus important en termes de pertes humaines dans l'histoire du pays et des séismes connus. Probablement de magnitude 8 sur l'échelle de Richter, il a fait plus de 830 000 morts.

❓ Quelle est la durée d'un tremblement de terre ?

👉 Un séisme dure en moyenne moins d'une minute. Pour assurer votre sécurité et celle de votre famille, votre réactivité face à un tel événement doit être spontanée et efficace !

❓ Quelle est la durée moyenne d'un séisme ?

👉 La plupart sont de faible intensité, ne durent que quelques secondes et ne causent pas de dommages. Les tremblements de terre majeurs peuvent durer quelques minutes. Il y a généralement des secousses principales suivies de secousses secondaires (répliques) plus ou moins fortes.


Supplément Vidéo: Mystère en Slovaquie, des sons d'apocalypse.




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