Médaille de bronze 2025 : Stéphanie Durand, la sismologie innovante

Transcription

Je suis sismologue, chercheur CNRS au sein du Laboratoire de Géologie de Lyon, Terre, Planète, Environnement. J'ai découvert la sismologie en stage de Master 2 et ça m'a passionnée. Avant ça, j'ai suivi un cursus généraliste en Sciences de la Terre à l'ENS de Lyon.
Puis j'ai voulu me spécialiser en géophysique, je suis alors partie étudier à Prague et j'ai continué à Paris à l'Institut de Physique du Globe. Suite à ce stage, faire de la recherche m'a paru naturelle, j'ai donc continué avec un doctorat et deux post-doctorats, dont un en Allemagne, ce qui m'a amenée à être recrutée au CNRS. Mes recherches cartographiaient les structures du manteau terrestre à l'aide des ondes sismiques pour comprendre sa structure et son histoire. Mais le mieux, c'est que je vous montre.
Qu'est-ce que le manteau terrestre ? C'est la couche qui s'étend de la base de la croûte à 2900 km de profondeur. De quoi est fait l'intérieur de la Terre ? Difficile d'aller voir. Le forage le plus profond a atteint 12 km. On a quelques échantillons ramenés en surface lors des éruptions volcaniques et le manteau superficiel, c'est cette roche verte, la péridotite. Mais qu'en est-il plus profond ? Pour le savoir, il va falloir utiliser des méthodes indirectes, c'est-à-dire faire des mesures en surface que nous pourrons utiliser pour étudier les structures en profondeur. Pour cela, la sismologie est un outil puissant. La Terre tremble continuellement à cause de la tectonique des plaques. L'énergie libérée par les séismes se propage dans la Terre sous forme d'ondes sismiques que l'on enregistre aux stations sismiques situées à la surface. Ce qu'on enregistre est un sismogramme, qui est un enregistrement des vibrations du sol.
Mon objectif ? Construire un modèle du manteau terrestre en trois dimensions qui explique les sismogrammes enregistrés. Pour cela, on exploite les différentes ondes enregistrées et c'est leur combinaison qui nous permet d'étudier le manteau dans son ensemble. Un modèle de Terre simple, à couche concentrique homogène, explique bien au premier ordre nos observations. Mais dans le détail, on fait des erreurs. Cette Terre ne reproduit pas exactement nos observations. On va constater qu'à des stations, les ondes arrivent plus tôt ou plus tard que prévu. C'est comme cela que l'on peut améliorer localement le modèle et ajouter des zones à plus ou moins faible vitesse. Et faire ce travail avec des milliers de séismes et des milliers de stations sismiques réparties à la surface de la Terre nous permet de construire un modèle en trois dimensions des vitesses sismiques dans le manteau terrestre. On appelle ça un modèle tomographique. Que voit-on sur ces images ? Des zones lentes, rouges et bleues, rapides.
Notre but ultime est de connaître l'état thermique et la composition du manteau terrestre. Pour y arriver, il faut aller encore plus loin. Ce que nous cherchons maintenant à faire, c'est produire ces modèles tomographiques pour d'autres paramètres sismiques. Comme l'atténuation, qui est la capacité des matériaux terrestres à dissiper l'énergie des ondes sismiques. Et l'anisotropie sismique, qui est la capacité des matériaux à propager les ondes sismiques dans des directions préférentielles. En croisant ces informations, on peut plus facilement remonter à la température ou à la composition. Aujourd'hui, nous essayons d'aller encore plus loin. Nous explorons la possibilité d'utiliser des particules physiques, les neutrinos, qui traversent eux aussi la Terre comme les ondes sismiques et qui peuvent nous renseigner sur la nature des structures à l'intérieur de la Terre.
Travailler sur l'intérieur de la Terre est passionnant. C'est un monde inconnu que nous essayons de décrypter de manière collective et interdisciplinaire. Et c'est ce qui me passionne dans le métier de chercheur.