
Ces premières mesures en Polynésie sont le fruit d’une collaboration entre plusieurs pôles de recherche locaux et nationaux (Crédit : Anne-Charlotte Lehartel).
Tahiti, le 26 janvier 2025 – C’est une première au Fenua. Installée à Hitia’a, au pied de la falaise en travaux, cette machine aux allures de conquête spatiale va permettre de “radiographier” de façon non-invasive la montagne grâce aux muons, particules naturellement présentes dans l’atmosphère ayant la capacité de traverser la matière. Plusieurs pôles de recherche locaux et nationaux sont impliqués dans ce projet scientifique, dont les applications seront utiles pour ce site stratégique, et plus largement pour les milieux insulaires. D’autres muographes sont exploités à l’international : en 2016, cette technologie avait contribué à la découverte d’une nouvelle galerie dans la célèbre pyramide de Khéops, en Égypte.
L’image a des allures de mission sur Mars, mais c’est bien au pied du talus du PK 43, à Hitia’a, qu’un détecteur à muons a été installé, il y a quelques jours, dans le cadre des recherches scientifiques menées par Jean-Christophe Ianigro et Jacques Marteau de l’Institut de physique des deux infinis (IP2I) de Lyon, en lien avec le CNRS et en partenariat avec Fayçal Rejiba du laboratoire des Milieux environnementaux, transferts et interactions dans les hydrosystèmes et les sols (METIS) de la Sorbonne, à Paris, ainsi que Jean-Martial Mari et Keitapu Maamaatuaiahutapu de l’Université de la Polynésie française (UPF), via le laboratoire de géosciences du Pacifique sud (GEPASUD).
L’image a des allures de mission sur Mars, mais c’est bien au pied du talus du PK 43, à Hitia’a, qu’un détecteur à muons a été installé, il y a quelques jours, dans le cadre des recherches scientifiques menées par Jean-Christophe Ianigro et Jacques Marteau de l’Institut de physique des deux infinis (IP2I) de Lyon, en lien avec le CNRS et en partenariat avec Fayçal Rejiba du laboratoire des Milieux environnementaux, transferts et interactions dans les hydrosystèmes et les sols (METIS) de la Sorbonne, à Paris, ainsi que Jean-Martial Mari et Keitapu Maamaatuaiahutapu de l’Université de la Polynésie française (UPF), via le laboratoire de géosciences du Pacifique sud (GEPASUD).
Une méthode non-invasive
“Cette machine est un détecteur de physique des particules”, explique Jacques Marteau, précisément chercheur en physique des particules. “Elle permet de mesurer les trajectoires de particules générées naturellement dans notre atmosphère, qui est bombardée en permanence par des rayonnements cosmiques primaires [...]. Dans ce rayonnement, il y a une particule qui nous intéresse beaucoup : c’est le muon, qui est un cousin éloigné de l’électron. Il a des propriétés à peu près identiques, sauf qu’il est 200 fois plus lourd. Ce qui fait qu’il va pouvoir traverser la matière sur de grandes distances avant d’être complètement absorbé. Donc, l’idée de cette méthode, c’est d’utiliser la détection des muons : certaines particules vont traverser cette falaise, d’autres vont être arrêtées, et la mesure va nous permettre de déduire la densité interne de la montagne”, poursuit le spécialiste.
Compact, un détecteur suffit pour couvrir une large zone. L’ajustement de la distance entre les extrémités “des trois plans pixélisés sensibles” permet de passer d’une vision panoramique à une vision plus ciblée. La collecte des données s’effectue à distance, de façon automatisée. Cette méthode “passive” présente aussi l’avantage d’être non-invasive : elle n’émet aucun signal et elle ne cause aucune nuisance.
Enjeux scientifiques et techniques
Ce sont les enjeux scientifiques et techniques du site – où des travaux colossaux sont engagés sur 100 mètres de hauteur pour une durée de deux ans pour sécuriser la route territoriale – qui ont motivé cette installation. “Il y a un intérêt sur le développement méthodologique : on va faire cette mesure avec cet appareil, mais il y a aussi des collègues géophysiciens qui vont faire des relevés avec d’autres méthodes. Ce qu’on veut, c’est coupler ces méthodes de manière à mettre au point une stratégie qui puisse être appliquée de manière générale à tous les endroits susceptibles d’être déstabilisés en raison d’une érosion intense ou d’une pression d’eau interne, par exemple”, précise Jacques Marteau. Une application utile à la Polynésie, et plus largement aux milieux insulaires.
Au PK 43, si le terrassement est déjà bien avancé, les données qui seront collectées pourraient servir à de futures décisions. “Ça va nous permettre d’avoir une radiographie plus complète de l’ensemble du massif pour mieux comprendre le site et son évolution. Ça va être très utile pour les chercheurs et pour le Pays pour avoir une vision d’ensemble”, confirme Christophe Boulay, ingénieur-géologue et directeur de TP Conseils sollicité par l’entreprise Boyer, en charge du chantier pour le compte de la Direction de l’Équipement.
Une première, mais pas la dernière
Est-ce qu’il y a des grottes, des failles, des zones fracturées ou susceptibles de déstabiliser la falaise ? Autant de questions qui devraient être éclaircies grâce à ce procédé, qui a aussi la particularité d’être mis en œuvre pour la première fois au Fenua. La durée des mesures est estimée à un mois. Ce délai ne devrait pas sonner la fin de la mission du muographe à Tahiti et ses îles, où “il y a plein de sujets extrêmement intéressants avec des falaises aux caractéristiques particulières, tant au niveau de la géologie que des risques”. D’autres projets d’étude seraient effectivement en réflexion.
Qu’est-ce que la muographie ?
La tomographie muonique est une technique d’imagerie qui utilise les rayons cosmiques secondaires, en particulier les muons, pour sonder la distribution de la densité interne des objets massifs. Un détecteur de particules est placé derrière l’objet étudié et mesure le flux de muons cosmiques entrant. L’absorption des muons entrants par la matière reflète la densité de la cible, comme dans l’imagerie à rayons X.
Des applications mondiales
Cette technique a fait ses preuves en volcanologie, en génie civil ou encore en archéologie, comme l’explique Jacques Marteau : “De tels appareils ont été déployés sur la Soufrière, en Guadeloupe. Ils ont beaucoup été utilisés au moment du creusement des nouvelles lignes de métro, à Paris. On les utilise aussi auprès d’industriels, comme les hauts-fourneaux en France ou en Allemagne. Et surtout, cette méthode s’est illustrée en 2016, puisque c’est grâce à la conjonction de trois techniques de mesure de muons qu’on a découvert une nouvelle galerie à l’intérieur de la pyramide de Khéops, en Égypte”. Actuellement, d’autres muographes sont en activité au Kenya pour des problématiques d’eau, ou encore en Islande.