Transcription

• Speaker #0

  Aïe ! Une pomme.

• Speaker #1

  Tête en l'air.

• Speaker #2

  Les podcasts qui racontent 200 ans d'observation du ciel et de la Terre en Belgique. Si je prends un objet et que je le lâche, il tombe. Bon, jusque-là, je ne t'apprends rien, c'est la gravité. Mais ce qui est plus étonnant, c'est qu'elle n'est pas exactement la même partout sur Terre. Et en plus, elle peut changer légèrement avec le temps, même si... on ne change pas de lieu.

• Speaker #1

  Quand on dit changer, attention, c'est vraiment infime. Nous, on ne sent absolument rien. Mais avec leurs instruments, les scientifiques, eux, arrivent à mesurer cette toute petite variation. Et c'est là que ça devient intéressant. Parce qu'elles peuvent nous renseigner sur ce qui se passe autour de nous et même sous nos pieds.

• Speaker #2

  C'est un peu comme si on pouvait peser la Terre et voir comment les masses se déplacent de l'eau qui s'accumule. Un glacier qui perd de la glace, tout ça peut laisser une petite trace dans la gravité.

• Speaker #1

  Alors, comment est-ce qu'on mesure quelque chose d'aussi infime ? Et qu'est-ce que ça peut vraiment nous apprendre ? Et quel rapport avec l'eau, les glaciers ou même les arbres ?

• Speaker #2

  C'est ce que nous avons demandé à Michel Van Camp, ancien responsable du service de sismologie gravimétrie à l'Observatoire Royal de Belgique. Je suis Christian Du Brulle.

• Speaker #1

  Et moi, Christelle Buelens de l'équipe de Daily Science. Cet épisode de Tête en l'air a été réalisé grâce au soutien du Fonds pour le journalisme de la Fédération Wallonie-Bruxelles.

• Speaker #2

  Bonjour Michel Van Camp, vous êtes directeur général de l'Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique, mais il y a encore quelques années d'ici, vous étiez le chef du service de sismologie-gravimétrie à l'Observatoire Royal de Belgique et un de vos dada. Il ne faut pas s'en cacher, c'est la gravimétrie. Plantez-nous un peu le décor, c'est quoi la gravimétrie, ça fonctionne comment ?

• Speaker #0

  Je crois que tout le monde ou presque connaît la légende ou l'histoire selon laquelle Newton aurait vu une pomme tomber et s'est demandé mais pourquoi la pomme tombe-t-elle et pourquoi la Terre ne tombe-t-elle pas vers la pomme ? C'était une excellente question. Est-ce qu'il lui a permis d'établir ce qu'on appelle les lois de la gravitation universelle qui n'est rien d'autre que quand vous avez une masse, vous avez une force d'attraction. Pourquoi est-ce qu'une masse exerce une force d'attraction ? Une question presque philosophique. La nature est ainsi faite. Et donc, nous avons le Soleil qui attire la Terre, ce qui permet à la Terre d'être en orbite autour du Soleil. Nous avons la Terre qui attire la Lune. La Lune et la Terre sont attirées l'une l'autre. Et nous-mêmes, quand on est sur Terre, on ressent les effets de la pesanteur. La Terre qui nous attire vers elle, parce que la Terre, c'est une très grosse masse. Elle nous attire vers elle, mais nous, nous attirons aussi la Terre vers nous. Évidemment, un facteur infini. infinitésimale vu que notre masse est infinitésimale par rapport à celle de la Terre.

• Speaker #2

  Donc en réalité, si on tient debout ou si on est assis sur Terre, c'est parce que notre masse est attirée par la masse de la Terre et que cette combinaison des deux nous donne la résultante de la gravité par rapport à la Terre, c'est-à-dire la pesanteur, c'est bien ça ?

• Speaker #0

  Oui, alors là, on rentre dans des termes techniques. Disons que ce qu'on appelle la pesanteur, c'est la combinaison à la fois de l'attraction gravitationnelle, la gravité de la Terre, mais on tient compte aussi de toutes les masses et de toutes les perturbations environnantes. Ça peut être Christian et Christelle à côté de moi, mais de manière un peu plus mesurable, les effets de la Lune et des marées, par exemple. Donc on combine le tout et on mesure la pesanteur.

• Speaker #1

  Quand on parle de mesurer la gravité, mesure-t-on la même chose partout en Belgique ou bien il existe des différences entre les régions ?

• Speaker #0

  La pesanteur varie en tous points du globe. Donc là, nous sommes assis à trois dans cette pièce, je peux sans problème mesurer avec un gravimètre la pesanteur. Là où il y a nos trois chaises, et je peux vous garantir que ce seront des valeurs différentes.

• Speaker #2

  Fatalement, on n'a pas tous la même masse ou le même poids, c'est pour ça que tout ce sera différent, j'imagine.

• Speaker #0

  Ce sera différent parce que la répartition de masse dans le sol et qui nous environne, ici déjà les murs du bâtiment, et nous-mêmes, nous avons des masses et nous modifions la pesanteur, et je vous garantis que je peux le mesurer.

• Speaker #1

  Et donc pour mesurer cette pesanteur, nous avons besoin d'instruments. Quels sont-ils et comment ils fonctionnent ?

• Speaker #0

  On mesure la pesanteur. avec un gravimètre, un appareil sensible à la force de gravité, si vous voulez. Il y a deux types de gravimètres, je ne vais peut-être quand même pas rentrer trop dans les détails. L'idée la plus simple, c'est celle de Galilée qui lançait des cailloux, selon la légende, depuis le haut de la tour de Pise. Un type de gravimètre fonctionne toujours selon ce principe. On laisse tomber une masse, plus la pesanteur est forte, plus la masse tombe vite. Donc, on chronomètre le temps de chute de la masse. Ça vous donne directement la valeur de la pesanteur. Alors, en pratique, ce n'est pas aussi simple que ça à faire. Mais en fait, les techniques sont tellement bonnes qu'on arrive à faire cela au milliardième près.

• Speaker #2

  Au milliardième de quoi ?

• Speaker #0

  Au milliardième de g. Donc quand on dit que c'est 981 mètres par seconde au carré, je peux vous donner cette valeur au milliardième près.

• Speaker #1

  Pourquoi est-ce que la Belgique réalise des mesures gravimétriques ? Et quels sont les principaux objectifs scientifiques ?

• Speaker #0

  Comme la pesanteur varie dans le temps et dans l'espace, il est intéressant de trouver les causes à ces variations. C'est la raison pour laquelle, où qu'on soit dans le monde, on s'intéresse aux variations temporelles et spatiales. étant variation spatiale, c'est lié à la géologie, à la composition des sous-sols et ça en fait évidemment un des outils de prospection géophysique. Les variations dans le temps nous donnent beaucoup d'informations sur les variations des masses qui nous entourent.

• Speaker #1

  On peut savoir ce qu'il y a sous nos pieds sans creuser ?

• Speaker #0

  Oui, c'est un des outils, ce n'est pas le seul. Il y a ce qu'on appelle la sismique, où on regarde comment les ondes sismiques se propagent. Il y a les variations de champs magnétiques. C'est essentiellement en combinant toutes ces sources d'informations différentes Qu'on parvient à reconstruire un scénario plausible de la composition du sous-sol, et c'est ce qui permet par exemple en exploration pétrolière de localiser des endroits probables où on peut trouver du pétrole.

• Speaker #2

  Michel Van Kam, la gravimétrie, est-ce qu'elle est aussi utile pour tenter de détecter des ressources ? En Belgique, il n'y a pas vraiment de pétrole, mais on a des nappes phréatiques, donc des ressources en eau souterraine par exemple.

• Speaker #0

  Un bel exemple, c'est le TGV Nord où dans les années 90, il y a eu un déraillement. C'était lié à des cavités souterraines qui n'étaient pas connues, qui n'avaient pas été répertoriées pendant la construction de la ligne. Il y a eu des études par les collègues français avec des gravimètres pour tenter de repérer les cavités non connues et les remplir de béton, afin d'éviter évidemment des déraillements futurs.

• Speaker #2

  La voie avait bougé, c'était affaissé.

• Speaker #0

  Oui. La voie s'était affaissée, un TGV avait déraillé, heureusement, sans causer le moindre problème. S'il y a une cavité souterraine, il y a un manque de masse. Avec un gravimètre, on doit pouvoir mettre en évidence l'anomalie. Il y a d'autres intérêts. Vous avez parlé de l'eau. C'est, depuis une vingtaine d'années, un des grands apports de la gravimétrie. Quand vous mesurez des variations de pesanteur, vous mesurez des variations de masse. Donc, c'est une façon de peser un phénomène. En hydrogéologie, un gros problème, toujours à l'heure actuelle, c'est de faire le bilan des masses d'eau disponibles dans le sol. C'est toujours très mal connu. littéralement, on pompe de l'eau dans le sol, que ce soit en Belgique ou ailleurs, sans trop savoir les réserves disponibles. Les mesures de variation de pesanteur liées aux variations de masse d'eau, ça fournit des informations extrêmement précieuses sur les masses d'eau dans le sol.

• Speaker #1

  On utilise un gravimètre pour mesurer, mais aujourd'hui, tout passe par les satellites. Et donc, je me demandais si les satellites jouaient un rôle dans la mesure de la pesanteur terrestre.

• Speaker #0

  Oui, absolument. Depuis le début des années 2000, il y a ce qu'on appelle la mission Grèce qui fonctionne toujours à l'heure actuelle. C'est des satellites qui cartographient les variations du champ de pesanteur de la Terre. C'est un grand succès pour les variations des masses à très très grande échelle. Le bassin de l'Amazonie pour les bilans en eau, du Mississippi ou du Gange en Inde, ou les grosses variations de masse de glace, Greenland, Antarctique. D'ailleurs, quand on vous dit que l'Antarctique a perdu autant de gigatonnes de masse, ces mesures satellitaires sont cachées derrière, donc ils pèsent. littéralement les variations de calottes glaciaires. Le gros problème de ces satellites, c'est qu'ils sont terriblement myopes. Ils voient ça à très grande échelle, mais pour ces satellites, la Belgique, c'est un pixel. Donc il est hors de question avec ces satellites de voir des variations liées aux masses d'eau dans les grottes à Rochefort, par exemple. Et c'est là que les gravimètres terrestres gardent tout leur intérêt.

• Speaker #2

  Les données gravimétriques, on l'a compris, permettent de déduire toute une série d'informations, mais est-ce qu'elles sont aussi utiles ? Je pense par exemple à la cartographie, au fameux GPS ? ou le GNSS, ou aussi à des travaux peut-être d'ingénierie. Vous en avez parlé avec cet accident de train. Cartographie, GPS, est-ce qu'il y a des liens tissés avec la gravimétrie ?

• Speaker #0

  Quand votre smartphone vous dit où vous êtes grâce au GPS, caché derrière, il y a des mesures gravimétriques. Parce que les satellites GPS ou Galileo vous disent où vous êtes parce qu'on a dit aux satellites où eux, ils se trouvent. Donc il y a des bases sur Terre qui, en continu, surveillent les orbites de ces satellites. qui permet aux satellites de savoir où ils sont. Et tout ça se fait par rapport à une référence, ce qu'on appelle un système de référence. Le terme technique, c'est géoïde. C'est une référence à la surface de la Terre, mais on a besoin de connaître le champ de pesanteur pour déterminer cette référence. Et donc, nous n'aurions pas à l'heure actuelle des mesures aussi précises si, pendant des dizaines d'années, on n'avait pas qu'orthographié la pesanteur à la surface du globe terrestre.

• Speaker #1

  Y a-t-il récemment en Belgique des projets ou des découvertes ? marquantes liées à la gravimétrie dont le grand public devrait entendre parler.

• Speaker #0

  Oui, c'est une jolie découverte qu'on a faite dans la station de mesure de Membach près de Penne. Quand il fait très beau, les arbres, pendant la journée, pompent énormément d'eau dans le sol et les vaporent. D'ailleurs, c'est ce qu'on appelle l'évapotranspiration. C'est d'ailleurs ce qui fait vivre l'arbre. Si l'arbre n'évaporait pas l'eau par ses feuilles, il n'aurait pas de circulation de sève. C'est son battement de cœur. Donc c'est un processus extrêmement important et c'est aussi un processus extrêmement important. pour les mesures climatiques, parce que ça représente des échanges de masse entre la Terre et l'atmosphère énorme, donc de vapeur d'eau dans l'atmosphère. Et je m'étais demandé, est-ce que... Puisqu'il y a de la masse qui disparaît du sol chaque jour, chaque fois que le soleil se lève, les arbres se mettent à travailler et se reposent la nuit, est-ce qu'on peut voir avec un gravimètre la baisse de pesanteur liée à cette baisse de masse ? En théorie, oui, mais le problème, c'est que c'est des effets très petits. On est à moins du milliardième de G. On est arrivé à isoler ce signal et on était les premiers dans le monde à le faire.

• Speaker #2

  Et à contrario, quand il pleut beaucoup en Belgique, tout d'un coup, la constante belge prend quelques milliardième de G en plus.

• Speaker #0

  Oui, alors là, ça fait des très belles publications, notamment avec les collègues de l'Institut Royal Météorologique, où on a comparé le gravimètre au radar météo. Je ne vais pas rentrer dans les détails sur l'intérêt de la manip, mais ça permettait de vérifier ce que le radar mesurait, surtout quand il y avait des orages. Quand il pleut, le gravimètre le voit très bien. Il y a une augmentation de la pesanteur. Et ça a aussi donné une belle publication, même si les circonstances sont tragiques, lors des inondations de la Vesdre. Le gravimètre se trouvait en 2021 juste à côté de la Vestre, qui a eu la bonne idée de s'arrêter juste avant la station de mesure, quand elle a débordé, et on a pu participer à la reconstruction du scénario lié aux inondations catastrophiques de la vallée.

• Speaker #1

  Si vous deviez retenir une seule idée pour expliquer pourquoi la gravimétrie est vraiment importante dans notre vie quotidienne, quelle serait-elle ?

• Speaker #0

  Je dirais de manière générale, mesurer c'est savoir. Et la pesanteur étant quelque chose qui nous affecte tous au quotidien, il n'y a rien à faire, il faut le connaître. Je dirais que pour le moment, c'est pour tout ce qui est de la compréhension du système Terre et en particulier du système climatique que les mesures de pesanteur jouent un rôle clé. Par exemple, tous les problèmes liés aux masses d'eau dans le sol et les transferts d'eau dans l'atmosphère. Quand vous faites un modèle climatique, quand vous évaporez de l'eau dans l'atmosphère, ça implique des transferts d'énergie énormes. Faire évaporer de l'eau, ça consomme énormément d'énergie. Comme je l'ai dit avec les satellites Grèce, pour tous les aspects de masse, établir les bilans de masse glace, ça joue un rôle aussi important. et aussi tout ce qui se passe dans les circulations océaniques.

• Speaker #1

  Michel Van Cam, comment imaginez-vous la gravimétrie dans les prochaines années ?

• Speaker #0

  Je vois deux aspects. Il y a l'aspect spatial. Je parlais de la mission Grèce. Le problème, c'est que la Belgique, c'est un seul pixel pour elle. Et en plus, c'est des satellites qui ne repassent que tous les dix jours. Donc on pourrait imaginer des constellations de satellites beaucoup plus denses qui pourraient améliorer déjà le signal. Mais je crains fort quand même que la Belgique reste au niveau du pixel et qu'il faille toujours des mesures terrestres. Alors au niveau des mesures terrestres, les choses ne bougent pas assez vite à mon sens. Le problème pour le moment, c'est que les instruments restent lourds et coûteux. Comme ils sont lourds et coûteux, peu de gens en utilisent. Et comme peu de gens en utilisent, ils restent lourds et coûteux. Il y a notamment des nouvelles techniques qu'on appelle les gravimètres quantiques ou atomiques. Au lieu de lancer des masses que l'on peut toucher avec les mains, on lance des atomes. Mais l'idée reste la même, on regarde les atomes tomber. Mais ça peut laisser entrevoir des instruments beaucoup plus compacts ou alors d'autres instruments basés sur des mini-ressorts comme on peut en trouver à l'intérieur des GSM. Ça, ça pourrait révolutionner la gravimétrie terrestre parce qu'on pourrait alors embarquer des gravimètres sur des drones, ce qu'on ne peut pas faire actuellement. Il existe pour le moment tout ce qu'on appelle la gravimétrie aéroportée, mais c'est lourd, c'est cher et ce n'est pas très précis. Donc là, je pense que ça révolutionnerait fondamentalement tout ce qui est prospection géologique, par exemple. Et alors, ça pourrait améliorer considérablement la surveillance des volcans. Il y a un potentiel énorme, j'en suis convaincu, pour la surveillance des volcans avec les gravimètres. Le problème, c'est que ce n'est, à mon sens, que trop peu fait dans le monde, parce que ça reste des techniques coûteuses et lourdes. Il faut savoir que les gravimètres, tels que je vous les décris par exemple, ils ont besoin de pas mal de puissance électrique pour fonctionner. Le problème des volcans, c'est que vous trouvez rarement sur des volcans des stations munies d'une prise de courant. Il faut chipoter avec des panneaux solaires, ce n'est pas facile. Et en plus, des instruments coûteux que vous risquez de voir bousiller par une coulée de lave, ça limite aussi les applications.

• Speaker #1

  Vous parlez de gravimètres sur des volcans, on sait qu'il y a des sismomètres, il y a une connexion entre les deux au niveau des mesures ?

• Speaker #0

  C'est comme quand je vous disais qu'on combine différentes techniques de mesures géophysiques pour savoir ce qui se passe sous nos pieds. sur les volcans, ce n'est pas autre chose. À nouveau, mesurer la déformation du volcan, mesurer les vibrations du volcan et mesurer les variations de masse dans le volcan, ce sont toutes des techniques extrêmement complémentaires et qui voient aussi les choses complètement différemment. Une des techniques peut parfois voir une éruption en préparation avant que les autres techniques puissent les voir. Et là, à nouveau, c'est par la combinaison de techniques qu'on arrivera à faire encore des progrès significatifs.

• Speaker #2

  Merci beaucoup Michel Van Camp et très bonne journée à vous.

• Speaker #0

  Merci, bonne journée à vous aussi.

• Speaker #2

  Finalement, la gravité, on vit avec en permanence, on n'y pense même plus.

• Speaker #1

  Sauf que pour les scientifiques, elle est devenue une source d'informations.

• Speaker #2

  Et ce qui est assez vertigineux, c'est qu'on est encore en train d'apprendre à la lire.

• Speaker #1

  Un peu comme si on avait eu le message sous les yeux depuis toujours.

• Speaker #2

  Sans encore savoir tout ce qu'il avait à nous dire.