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Des scientifiques ont établi un lien statistique étroit entre les variations du rayonnement cosmique et l’activité sismique, ce qui pourrait faciliter la prévision des tremblements de terre. Toutefois, la capacité à prédire des lieux spécifiques reste incertaine, et la découverte a soulevé des questions intrigantes sur l’influence potentielle de phénomènes tels que les courants de matière noire.

Il existe une corrélation statistique évidente entre l’activité sismique mondiale et les variations d’intensité du rayonnement cosmique enregistrées à la surface de notre planète, ce qui pourrait aider à prévoir les tremblements de terre. De manière surprenante, cette corrélation présente une périodicité qui échappe à toute interprétation physique précise.

Les tremblements de terre de forte intensité font généralement de nombreuses victimes humaines et d’énormes pertes matérielles. L’ampleur de la tragédie pourrait être considérablement réduite si nous avions la capacité de prédire le moment et le lieu de ces événements cataclysmiques. Le projet CREDO, initié en 2016 par l’Institut de physique nucléaire de l’Académie polonaise des sciences (IFJ PAN) à Cracovie, tente de vérifier l’hypothèse précédemment connue selon laquelle les tremblements de terre pourraient potentiellement être prédits en observant les changements dans… le rayonnement cosmique. Des analyses statistiques ont montré qu’une corrélation entre les deux phénomènes existe bel et bien, mais qu’elle présente des caractéristiques auxquelles personne ne s’attendait.

Le projet international CREDO (Cosmic Ray Extremely Distributed Observatory) est un observatoire virtuel des rayons cosmiques, ouvert à tous, qui collecte et traite des données provenant non seulement de détecteurs scientifiques sophistiqués, mais aussi d’un grand nombre de détecteurs plus petits, parmi lesquels les capteurs CMOS des smartphones jouent un rôle de premier plan (pour transformer un smartphone en détecteur de rayons cosmiques, il suffit d’installer l’application gratuite CREDO Detector). L’une des principales missions du CREDO est de surveiller les changements globaux du flux de rayonnement cosmique secondaire qui atteint la surface de notre planète. Ce rayonnement est produit dans la stratosphère terrestre avec une intensité maximale dans ce que l’on appelle le maximum de Regener-Pfotzer, où les particules du rayonnement cosmique primaire entrent en collision avec les molécules de gaz de notre atmosphère et déclenchent des cascades de particules secondaires.

« À première vue, l’idée qu’il existe un lien entre les tremblements de terre et le rayonnement cosmique, dans sa forme primaire qui nous parvient principalement du Soleil et de l’espace lointain, peut sembler étrange. Cependant, ses fondements physiques sont tout à fait rationnels », souligne le Dr Piotr Homola (IFJ PAN et AstroCeNT CAMK PAN), coordinateur de CREDO et premier auteur de l’article décrivant la découverte dans le Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics.

L’idée principale est l’observation que les courants de Foucault dans le noyau liquide de notre planète sont responsables de la génération du champ magnétique terrestre. Ce champ dévie les trajectoires des particules chargées du rayonnement cosmique primaire. Ainsi, si les grands tremblements de terre étaient associés à des perturbations des flux de matière qui alimentent la dynamo terrestre, ces perturbations modifieraient le champ magnétique, qui à son tour affecterait les trajectoires des particules du rayonnement cosmique primaire d’une manière qui dépend de la dynamique des perturbations à l’intérieur de notre planète. Par conséquent, les détecteurs au sol devraient constater des changements dans le nombre de particules de rayons cosmiques secondaires détectées.

Les physiciens du CREDO ont analysé les données d’intensité des rayons cosmiques provenant de deux stations du projet Neutron Monitor Database (collectées au cours des cinquante dernières années) et de l’Observatoire Pierre Auger (collectées depuis 2005). Le choix des observatoires a été déterminé par le fait qu’ils sont situés de part et d’autre de l’équateur et qu’ils utilisent des techniques de détection différentes. Les analyses ont pris en compte les variations de l’activité solaire, telles qu’elles sont décrites dans la base de données gérée par le Centre d’analyse des données sur les influences solaires. Les informations clés sur l’activité sismique de la Terre proviennent quant à elles du programme de l’U.S. Geological Survey.

Les analyses ont été effectuées à l’aide de plusieurs techniques statistiques. Dans chaque cas, pour la période étudiée, une corrélation claire est apparue entre les changements dans l’intensité du rayonnement cosmique secondaire et la magnitude additionnée de tous les tremblements de terre d’une magnitude supérieure ou égale à 4. Il est important de noter que cette corrélation ne devient apparente que lorsque les données sur le rayonnement cosmique sont décalées de 15 jours par rapport aux données sismiques. C’est une bonne nouvelle, car cela suggère la possibilité de détecter les tremblements de terre à venir bien à l’avance.
Malheureusement, les analyses ne permettent pas de savoir s’il sera possible de localiser avec précision les cataclysmes. Les corrélations entre les variations de l’intensité des rayons cosmiques et les tremblements de terre n’apparaissent pas dans les analyses localisées. Elles n’apparaissent que lorsque l’activité sismique est prise en compte à l’échelle mondiale. Cela peut signifier que les variations de l’intensité du rayonnement cosmique sont un phénomène auquel notre planète est soumise dans son ensemble.

« Dans le monde scientifique, il est admis que l’on peut parler de découverte lorsque le niveau de confiance statistique des données corroborantes atteint cinq sigma, ou écarts-types. Pour la corrélation observée, nous avons obtenu plus de six sigma, ce qui signifie qu’il y a moins d’une chance sur un milliard que la corrélation soit due au hasard. Nous disposons donc d’une très bonne base statistique pour affirmer que nous avons découvert un phénomène réellement existant. La seule question est de savoir s’il s’agit vraiment de celui que nous attendions », s’interroge le Dr Homola.

En effet, il s’avère que la nature globale du phénomène observé et l’avance de 15 jours de l’activité sismique évidente dans le rayonnement cosmique ne sont pas les seules énigmes intrigantes associées à la découverte. La périodicité à grande échelle de la corrélation – un phénomène auquel personne ne s’attendait – constitue une surprise majeure. Les analyses montrent que le maximum de la corrélation se produit tous les 10-11 ans, une période similaire au cycle de l’activité solaire. Cependant, il ne coïncide pas du tout avec le maximum d’activité de notre étoile !

En outre, il existe d’autres périodicités communes de nature inconnue dans les données sur les rayons cosmiques et les données sismiques. Il s’agit par exemple des changements périodiques de l’activité sismique et de l’intensité du rayonnement cosmique secondaire sur un cycle correspondant au jour stellaire de la Terre (égal à 24 heures moins ~236 secondes). Se pourrait-il donc que les corrélations cosmosismiques soient causées par un facteur extérieur au système solaire, capable de produire simultanément des effets radiatifs et sismiques ? Quel phénomène physique conventionnel pourrait même expliquer qualitativement les corrélations apparentes ?

L’absence d’explications classiques pour les périodicités observées amène à envisager le rôle possible d’autres phénomènes moins conventionnels. L’un d’entre eux pourrait être le passage de la Terre dans un flux de matière noire modulé par le Soleil et d’autres corps massifs de notre système planétaire. La Terre, avec son grand champ magnétique, est un détecteur de particules extrêmement sensible, plusieurs fois plus grand que les détecteurs construits par l’homme. Il est donc raisonnable d’envisager la possibilité qu’elle réagisse à des phénomènes invisibles pour les appareils de mesure existants.

« Quelle que soit la source des périodicités observées, le plus important à ce stade de la recherche est que nous avons démontré un lien entre le rayonnement cosmique enregistré à la surface de notre planète et sa sismicité – et s’il y a une chose dont nous pouvons être sûrs, c’est que notre observation ouvre des perspectives de recherche entièrement nouvelles et passionnantes », conclut le Dr Homola.

Adaptation Terra Projects

Sources : https://scitechdaily.com/ / https://www.sciencedirect.com/

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