Des scientifiques découvrent que les montagnes se balancent et vibrent

Les montagnes ne peuvent pas bouger – du moins c'est ce que nous avons supposé. En fait, de grandes montagnes se balancent constamment, presque comme des arbres dans le vent mais à une échelle beaucoup plus petite. C'est le constat des scientifiques qui ont étudié les mouvements infimes du Cervin.

Le Cervin vibre comme un arbre se balance au gré du vent, mais à une échelle beaucoup plus petite.
Le Cervin vibre comme un arbre se balance au gré du vent, mais à une échelle beaucoup plus petite.

Chaque objet vibre à une fréquence naturelle en fonction de la géométrie de l'objet et de ses propriétés matérielles. Et tout comme les grands immeubles et les ponts, les montagnes vibrent également, stimulées par l'énergie sismique provenant des océans de la Terre, des tremblements de terre et de l'activité anthropique.

Bien que ces vibrations soient très subtiles - imperceptibles à l'œil humain - une équipe internationale de chercheurs a mesuré ce balancement résonnant et rendu son mouvement visible à l'aide de simulations informatiques.

Deux stations de mesure sismique ont été installées sur le Cervin dans les Alpes, à la frontière de l'Italie - une au sommet, à 4 470 m au-dessus du niveau de la mer, et une autre dans un abri d'urgence à Hörnligrat, à 4 004 au-dessus du niveau de la mer. Une troisième station au pied de la montagne alpine a servi de référence, les données des trois étant automatiquement transmises au Service sismologique suisse de l'ETH Zurich.

Les sismomètres ont enregistré tous les mouvements de la montagne à haute résolution, ce qui a permis aux chercheurs de déterminer la fréquence et la direction de résonance. Les données ont révélé que le Cervin oscille dans une direction nord-sud à une fréquence de 0,43 Hertz et dans une direction est-ouest à une fréquence similaire.

Les chercheurs ont accéléré les mesures des vibrations ambiantes 80 fois, rendant la vibration du Cervin audible à l'oreille humaine.

Plus grand mouvement au sommet

Les mouvements du Cervin étaient petits, de l'ordre du nanomètre au micromètre, avec ceux au sommet de la montagne jusqu'à 14 fois plus forts que ceux enregistrés à la station de référence au fond. Cette augmentation du mouvement du sol avec l'altitude s'explique par le fait que le sommet se déplace librement, tandis que le pied est fixe – un peu comme un arbre se balançant dans le vent.

Une telle amplification pourrait être mesurée lors de tremblements de terre, ce qui pourrait avoir des implications importantes pour la stabilité des pentes en cas de fortes secousses sismiques.

"Les zones des montagnes connaissant un mouvement du sol amplifié sont susceptibles d'être plus sujettes aux glissements de terrain, aux chutes de pierres et aux dommages causés par les roches lorsqu'elles sont secouées par un fort tremblement de terre", explique Jeff Moore de l'Université de l'Utah, qui a lancé l'étude sur le Cervin.

Toutes les montagnes bougent

Le Cervin n'est pas le seul dans ce cas. En fait, de nombreuses montagnes devraient vibrer de la même manière. Pour le confirmer, des chercheurs du Service sismologique suisse ont réalisé une expérience complémentaire sur la Grosse Mythen, un pic similaire mais plus petit, en Suisse centrale.

Grosse Mythen vibre à une fréquence environ quatre fois supérieure à celle du Cervin, ce à quoi les scientifiques s'attendaient car sa taille est nettement plus petite.

Grosse Mythen vibre comme le Cervin, mais à une fréquence plus élevée.
Grosse Mythen vibre comme le Cervin, mais à une fréquence plus élevée.

Des scientifiques de l'Université de l'Utah ont simulé la résonance du Cervin et de Grosse Mythen à l'aide de modèles informatiques, rendant ainsi visibles les vibrations de résonance. Auparavant, les scientifiques avaient simulé des objets plus petits, comme des arches rocheuses dans le parc national des Arches aux États-Unis.

« C'était passionnant de voir que notre approche de simulation fonctionne également pour une grande montagne comme le Cervin et que les résultats ont été confirmés par des données de mesure », déclare Moore.