Des chercheurs de l'Université de Kyoto ont récemment proposé un nouveau modèle théorique qui tente d'expliquer comment la « météo spatiale », telle que l'activité solaire, peut affecter de manière faible, mais éventuellement critique, le processus de rupture en profondeur dans la croûte terrestre dans certaines conditions, « favorisant » ainsi l'apparition de grands tremblements de terre dans de rares cas.
L'équipe de recherche souligne qu'il ne s'agit pas d'une méthode de prévision des tremblements de terre, mais propose un chemin physique qui commence par une forte activité solaire telle que des éruptions solaires et atteint finalement la zone fragile de la croûte terrestre : l'activité solaire modifiera rapidement la répartition des particules chargées dans l'ionosphère de la haute atmosphère, et cette redistribution de la charge ionosphérique modifiera la propagation des signaux du système mondial de navigation par satellite (GNSS) dans la haute atmosphère. C’est l’une des principales raisons pour lesquelles la communauté scientifique continue de surveiller le contenu électronique total de l’ionosphère.
Au sein de la croûte terrestre, le modèle se concentre spécifiquement sur les zones de roches hautement fracturées qui peuvent piéger l'eau à des températures et des pressions élevées et potentiellement créer des fluides supercritiques. Les chercheurs considèrent ces zones crustales endommagées comme des « condensateurs » électriquement actifs qui sont connectés à la surface et à la basse ionosphère par couplage capacitif pour former un système électrostatique global, plutôt que comme des structures en couches distinctes.
Lors d’événements météorologiques spatiaux graves, tels que de violentes tempêtes solaires, la densité électronique dans l’ionosphère peut augmenter considérablement, créant une structure de couches plus électronégative à basse altitude. Le modèle propose que ce changement de charge atmosphérique ne se maintienne pas uniquement à haute altitude. Étant donné que les systèmes sont connectés les uns aux autres par une capacité, les changements dans la répartition de la charge ionosphérique peuvent induire des champs électriques plus forts dans de minuscules interstices des roches brisées de la croûte terrestre, et l'échelle peut être affinée jusqu'à atteindre des pores à l'échelle nanométrique.
Pourquoi ce processus est-il pertinent pour les tremblements de terre ? Des études ont montré que les changements de pression à l’intérieur de minuscules cavités affecteront l’expansion et la connexion des fissures, en particulier lorsque la zone de faille est proche de l’état critique d’instabilité. Dans les calculs de l'équipe de Kyoto, cette pression électrostatique induite par un champ électrique peut atteindre une ampleur comparable à d'autres facteurs connus pour être faibles, mais peut affecter la stabilité des défauts, tels que les forces de marée et de petits changements de contrainte gravitationnelle.
Les estimations quantitatives montrent que cet effet correspond à une forte perturbation du contenu électronique total de l'ionosphère, en particulier lorsque le contenu électronique total augmente de plusieurs dizaines d'unités TEC. Le modèle montre qu'une pression électrostatique de l'ordre de plusieurs mégapascals peut être générée dans de minuscules interstices de la croûte terrestre. Dans un environnement géologique approprié, cette plage est suffisante pour avoir une signification mécanique et devenir un facteur déclenchant potentiel d'instabilité de rupture.
Avant l’apparition de plusieurs tremblements de terre majeurs, la communauté scientifique a observé à plusieurs reprises des phénomènes ionosphériques anormaux, tels qu’une densité électronique accrue, une hauteur ionosphérique réduite et une propagation anormale de perturbations ionosphériques progressives à mésoéchelle. Dans le passé, ces anomalies étaient souvent interprétées comme le « résultat » d’une accumulation de contraintes crustales se couplant vers le haut pour affecter l’ionosphère, plutôt que comme une « cause » qui se retournerait contre le processus de rupture de la croûte.
Le nouveau modèle proposé cette fois fournit un cadre interactif : d'une part, les processus crustaux peuvent affecter l'ionosphère ; d’un autre côté, les perturbations dans l’ionosphère elle-même peuvent se répercuter vers le bas par couplage électrostatique, exerçant de minuscules forces supplémentaires sur la croûte proche d’un état critique. Cette idée fournit une voie d'explication physique qui ne nécessite pas de « causalité directe » pour l'existence d'une certaine relation entre les phénomènes météorologiques spatiaux et l'activité sismique.
Certains cas de tremblements de terre majeurs au Japon ces dernières années, notamment le séisme de la péninsule de Noto en 2024, sont également abordés dans l'étude comme exemples de cohérence temporelle avec ce mécanisme : lors de ces événements, une forte activité d'éruption solaire s'est produite peu de temps avant le séisme. Les auteurs soulignent que la concordance temporelle ne prouve pas une causalité directe, mais est cohérente avec un scénario dans lequel les perturbations ionosphériques agissent comme des déclencheurs supplémentaires lorsque la croûte est déjà dans un état critique.
En intégrant des concepts de la physique des plasmas, de la science atmosphérique et de la géophysique, ce modèle étend la compréhension traditionnelle des tremblements de terre comme étant entièrement dominés par les processus internes de la Terre. Les résultats de la recherche suggèrent que la surveillance simultanée des conditions ionosphériques, des structures souterraines et des états de contrainte pourrait aider à mieux comprendre le mécanisme de déclenchement des tremblements de terre et fournir une nouvelle dimension physique pour l'évaluation des risques sismiques à moyen et long terme.
Les travaux futurs se concentreront sur l'utilisation de données de tomographie ionosphérique GNSS à haute résolution, combinées à des observations détaillées de météo spatiale, pour clarifier davantage dans quelles conditions spécifiques les perturbations ionosphériques peuvent produire des effets électrostatiques significatifs dans la croûte terrestre et pour évaluer l'applicabilité et l'importance de ce mécanisme dans différents environnements tectoniques à travers le monde. La recherche pertinente s'intitulait « Mécanisme possible des tremblements de terre déclenchés par des anomalies ionosphériques - le couplage électrostatique entre l'ionosphère et la croûte terrestre et l'énergie électrique générée à l'intérieur de la croûte terrestre » et a été publiée dans « International Journal of Plasma Environmental Science and Technology » en février 2026.