Les cigales sont si bruyantes que les câbles à fibre optique peuvent les « entendre »
-
En 2021, des scientifiques expérimentant sur de la fibre optique ont capté un signal étrange : la cacophonie des cigales. Cela pourrait conduire à une nouvelle façon de surveiller les insectes.
L’un des bancs d’essais les plus particuliers au monde s’étend au-dessus de Princeton, dans le New Jersey. Il s’agit d’un câble à fibre optique tendu entre trois poteaux électriques qui passe ensuite sous terre avant d’alimenter un « interrogateur ». Cet appareil déclenche un laser à travers le câble et analyse la lumière qui la traverse. Il peut capter de minuscules perturbations de cette lumière causées par une activité sismique ou même des sons forts, comme ceux d’une ambulance qui passe. Il s’agit d’une technique nouvelle connue sous le nom de détection acoustique distribuée, ou DAS.
Étant donné que le DAS peut suivre la sismicité, d’autres scientifiques l’utilisent de plus en plus pour surveiller les tremblements de terre et l’activité volcanique . (Un système enterré est si sensible, en fait, qu’il peut détecter les personnes marchant et conduisant au-dessus .) Mais les scientifiques de Princeton viennent de tomber sur une utilisation plutôt… plus bruyante de la technologie. Au printemps 2021, Sarper Ozharar, physicien aux laboratoires NEC, qui exploitent le banc d’essai de Princeton, a remarqué un signal étrange dans les données DAS . «Nous avons réalisé qu’il se passait des choses étranges», explique Ozharar. « Quelque chose qui ne devrait pas être là. Il y avait une fréquence distincte qui bourdonnait partout.
L’équipe soupçonnait que ce « quelque chose » n’était pas un volcan grondant – pas dans le New Jersey – mais la cacophonie d’un essaim géant de cigales qui venait d’émerger du sous-sol, une population connue sous le nom de Brood X. Un collègue a suggéré de contacter Jessica Ware, entomologiste et experte en cigales au Musée américain d’histoire naturelle, pour le confirmer. «J’avais observé les cigales et j’avais fait le tour de Princeton parce que nous les collections pour des échantillons biologiques», explique Ware. “Alors, quand Sarper et l’équipe ont montré qu’on pouvait réellement entendre le volume des cigales, et que cela correspondait en quelque sorte à leurs schémas, j’étais vraiment excité.”
Ajoutez les insectes à la liste croissante des choses que DAS peut espionner. Grâce à une anatomie spécialisée, les cigales sont les insectes les plus bruyants de la planète, mais toutes sortes d’autres espèces à six pattes font beaucoup de bruit, comme les grillons et les sauterelles. Avec les câbles à fibres optiques, les entomologistes seraient peut-être tombés sur un nouveau moyen puissant d’écouter constamment et à moindre coût les espèces, à distance. « Une partie du défi auquel nous sommes confrontés à une époque de déclin des insectes réside dans le fait que nous devons encore collecter des données sur la taille des populations et quels insectes se trouvent à quel endroit », explique Ware. “Une fois que nous serons capables de nous familiariser avec ce qui est possible avec ce type de télédétection, je pense que nous pourrons être vraiment créatifs.”
DAS est avant tout une question de vibrations, qu’il s’agisse du son d’une couvée de cigales ou du déplacement d’une faille géologique. Les câbles à fibres optiques transmettent des informations, comme l’Internet haut débit, en émettant des impulsions lumineuses. Les scientifiques peuvent utiliser un dispositif interrogateur pour diriger un laser vers un câble, puis analyser les infimes quantités de lumière qui rebondissent vers la source. Parce que la vitesse de la lumière est une constante connue, ils peuvent identifier l’endroit le long du câble où une perturbation donnée se produit : si quelque chose bouscule le câble à 100 pieds de profondeur, la lumière mettra légèrement plus de temps à revenir à l’interrogateur que quelque chose qui se produit à 50 pieds. « Chaque mètre de fibre, plus ou moins, nous pouvons le transformer en une sorte de microphone », explique Ozharar.
L’équipe d’Ozharar s’est concentrée sur une boucle du câble au sommet de l’un des poteaux électriques, que vous pouvez voir sur la photo ci-dessus. (La boucle est surlignée en rouge.) « Si la fibre a une forme linéaire, un son n’interagit avec la fibre qu’une seule fois puis continue de voyager », explique Ozharar. “Mais si vous avez une bobine, le même signal traverse la fibre plusieurs fois.” Cela rend le système beaucoup plus sensible, comme si on enregistrait un concert avec plusieurs microphones, au lieu qu’un fan dans la foule le pirate avec son smartphone.
