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A Tokyo, un écran public situe le test nucléaire nord-coréen du 3 septembre 2017.
© Toru Hanai/REUTERS

Nucléaire

La télédétection pour traquer les essais nucléaires clandestins

Selon une étude internationale, les images satellites peuvent aider au repérage des explosions nucléaires souterraines, comme celle réalisée le 3 septembre 2017 par la Corée du Nord, qui avait entraîné un tremblement de terre

Comment mieux détecter et caractériser les essais nucléaires illégaux? La question fait écho à une actualité lourde de périls. Le 8 mai, Donald Trump annonçait avec fracas le retrait des Etats-Unis de l’accord sur le nucléaire iranien. La fragilisation de cet accord, censé empêcher la construction d’une bombe nucléaire par l’Iran, ravive les inquiétudes.

Lire aussi: Trump déchire l’accord nucléaire iranien et plonge le Moyen-Orient dans l’inconnu

Publiée dans la revue Science le 10 mai, une étude internationale livre une nouvelle piste d’analyse des explosions nucléaires illicites, fondée sur l’examen combiné des données radar spatiales et des données sismiques. Fait rare, cette étude s’aventure sur un terrain si sensible – le «secret défense» – que certains organismes de recherche, sollicités, n’ont pas souhaité la commenter…

Souvenez-vous: le 3 septembre 2017, la Corée du Nord mettait le monde en émoi. Faisant fi des menaces de nouvelles sanctions économiques, ce pays – l’un des plus totalitaires au monde – annonçait avoir procédé à son sixième essai nucléaire. Une nouvelle d’autant plus alarmante que Pyongyang affirmait avoir testé une bombe H, suffisamment petite pour pouvoir être montée sur un missile de longue portée. La bombe H, ou bombe à hydrogène, utilise la fusion nucléaire: elle est plus puissante que n’importe quelle bombe atomique ordinaire (des bombes à fission nucléaire, ou bombes A).

Voir notre vidéo: Etats-Unis – Corée du Nord: 70 années de crise expliquées en 5 minutes

Quelle était la puissance de l’explosion du 3 septembre 2017? Les estimations ont varié de 50 kilotonnes (kt), en masse équivalente de trinitrotoluène (TNT), à 250 kt. Or une puissance de 100 kt correspond à 6,4 fois la puissance de la bombe d’Hiroshima!

Secousses sismiques

Cet essai souterrain s’est traduit par une première secousse sismique de magnitude 6,3, détectée à 3 h 30, suivi d’une réplique de magnitude 4,1 quelque 8 minutes plus tard. Ces secousses ont été repérées par un Système de surveillance international des essais nucléaires. Il repose sur un réseau de 282 stations de détecteurs d’infrasons (pour les explosions atmosphériques), de capteurs hydroacoustiques (pour les explosions sous-marines) et de sismographes (pour les explosions souterraines). Présent sur tous les continents, ce réseau est géré par l’Organisation du traité d’interdiction complète des essais nucléaires (Otice), apparentée aux Nations unies.

«Une explosion nucléaire libère énormément d’énergie, la plupart sous forme d’ondes de choc qui se propagent à la vitesse du son dans l’eau, l’air ou la roche. En les détectant de plusieurs endroits, on peut trianguler précisément où et quand l’explosion a eu lieu», explique l’Otice. C’est ainsi qu’on a montré que cette explosion avait eu lieu sous le Mont-Mantap, dans le nord-est du pays.

La déformation causée par une explosion nucléaire souterraine ressemble à celle causée par une éruption volcanique

Sylvain Barbot, de l’Université de Singapour

Mais toutes les stations sismiques du réseau de l’Otice sont situées loin du lieu de cette explosion. «D’où des erreurs de localisation importantes, si l’on connaît mal la structure de cette région», relève Jean-Paul Montagner, de l’Institut de physique du globe de Paris (IPGP), qui n’a pas participé à l’étude. Or on ne peut calculer la puissance d’une explosion souterraine sans en connaître la profondeur. «Avec les mesures satellitaires, le lieu de l’explosion peut être déterminé plus précisément. Cela permet de modéliser les enregistrements sismiques», ajoute Jean-Paul Montagner.

C’est la démarche qu’ont suivie les auteurs de la nouvelle étude parue dans Science, coordonnée par l’Université de Pékin, en Chine, et conduite par des experts de la tectonique des plaques. «La déformation causée par une explosion nucléaire souterraine ressemble à celle causée par une éruption volcanique», indique Sylvain Barbot, de l’Université de Singapour, coauteur de ce travail.

Les chercheurs ont fait appel aux données du satellite allemand TerraSAR-X, qui mesure les déplacements verticaux du sol par interférométrie radar. En comparant les données acquises avant et après le test nucléaire nord-coréen, ils ont établi les déplacements de surface. Avec ces données, ils ont calculé la déformation interne.

Affaissement de la croûte terrestre

«Les images satellites ont révélé un affaissement important de la surface de la croûte terrestre. L’étendue et l’amplitude de cette déformation nous ont permis de déterminer que l’explosion a eu lieu entre 300 et 600 mètres de profondeur», explique Sylvain Barbot. Les auteurs ont ensuite estimé la puissance de l’explosion. Verdict: cette puissance serait comprise entre 120 et 304 kt, donc «supérieure à la plupart des estimations précédentes», relèvent les auteurs.

L’explosion a été rapidement suivie par un effondrement de surface. «Cette compaction de l’édifice du Mont-Mantap est distribuée sur une ellipse de 800 mètres de rayon», note Sylvain Barbot. Une grande partie de cette déformation n’a pas produit d’ondes sismiques: elle s’est sans doute étalée sur plusieurs jours. «Notre approche est utile pour imager les tests nucléaires de grande puissance, conclut le physicien. J’espère que ce ne sera pas nécessaire.»

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