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Quatre nouvelles stations sismologiques autonomes au coeur de l'Antarctique

Le déploiement de quelques stations sismologiques autonomes entre les bases scientifiques de Concordia et Vostok distantes de 600 km, était le but principal du projet CASE-IPY (Concordia, Antarctica, Seismic Experiment for the International Polar Year). Quatre de ces stations ont été installées avec succès en janvier 2010.

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L'installation de ces stations en utilisant un avion comme moyen de déplacement constitue une première. Responsable sur le terrain, Alessia Maggi de l'Institut de physique du globe de Strasbourg, explique le déroulement des opérations et nous parle des difficultés rencontrées.

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Le projet CASE-IPY, dont le financement par l'ANR (Agence National de la Recherche) a été décidé en 2007 à l'occasion de l'Année Polaire Internationale (API), a pour but de recueillir des sismogrammes enregistrés sur le plateau Antarctique afin d'étudier la structure de la croûte et du manteau dans cette région, ainsi que le noyau de la Terre. L'activité de terrain a débuté lors de la campagne d'été 2007-2008 avec le déploiement à 5 km de Concordia de trois stations prototypes. Grâce aux données de ces stations enregistrées en 2008 et 2009, nous avons conçu et mis au point les stations de deuxième génération à installer entre Concordia et Vostok.

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Moins de 3 ans après la première formulation du projet CASE-IPY, nous avons mené à bien le déploiement de quatre des stations de deuxième génération, chacune équipée d'un sismomètre à large bande (Nanometrics Trillium 120PA), d'un enregistreur de terrain à haute dynamique (Reftek RT130), de trois panneaux solaires 85W et de 10 batteries au plomb pur, les seules à pouvoir fonctionner aux basses températures rencontrées sur le plateau antarctique. Ces stations peuvent rester en fonctionnement approximativement 8 mois par an, grâce à la combinaison des panneaux solaires et des batteries. Elles s'endorment pendant une partie de la nuit polaire pour se réveiller avec le retour du soleil au printemps suivant. Les données enregistrées sont stockées sur place, avec une autonomie maximale d'environ 4 ans. Il est toutefois prévu de les visiter chaque année pour récupérer les données et vérifier leur bonne marche.

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Le déploiement d'une station sismologique autonome consiste à choisir l'endroit sur critères scientifiques, à s'y rendre, à creuser dans la neige les cavités adéquates pour recevoir le sismomètre, les équipements électroniques et les batteries, à installer les panneaux solaires, et à vérifier que l'ensemble du système fonctionne. Les installations ont été faites cette année à l'aide d'un avion Twin Otter. Pour chaque mission, le poids du matériel scientifique était de 450 kg, dont 360 kg laissés sur place. L'installation d'une station a pris en moyenne trois heures et demie à une équipe de quatre personnes formée de deux sismologues (Alessia Maggi et Jean-Yves Thoré) et deux volontaires, un glaciologue (Joseph Erbland, qui en a profité pour récolter des échantillons de neige aux points visités) et un astronome (Karim Agabi), tous deux en mission à Concordia pour leurs disciplines respectives. Pour chaque installation, il fallait dégager environ 6 m³ de neige, puis les remettre en place. Nous avons vite appris à travailler à la scie et à construire des murs de neige avec les blocs dégagés pour nous protéger du vent.

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Atterrir et décoller sur un terrain non préparé, donc assez rugueux, tel que le plateau Antarctique ne sont pas des opérations sans risque. Des conditions météorologiques très favorables devaient être réunies : une parfaite visibilité combinée avec un vent suffisant (entre 10 et 25 nœuds) pour améliorer la portance et assurer un atterrissage/décollage court. Les moments les plus frustrants pour nous ont été les journées de temps couvert ou celles, plus fréquentes, où le ciel était d'un bleu magnifique mais où le vent n'était pas assez fort. C'est finalement la météo qui nous a empêché de déployer la cinquième station prévue pour cette année, alors que la technique et les ressources humaines avaient tenu le coup.

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Nous remercions chaleureusement toute l'équipe technique de Concordia, les pilotes du Twin Otter, le personnel de l'IPEV et du PNRA, nos collègues de la campagne d'été et ceux qui sont actuellement en hivernage, sans l'aide desquels un tel succès de ce projet aurait été impossible.

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