Les Romains de l'Antiquité utilisaient-ils une technologie avancée pour protéger leurs constructions des tremblements de terre?

Texte français : Anne et Swan
Le 30/08/2019

Les Romains de l'Antiquité ont sans aucun doute construit l'une des civilisations les plus influentes d'Europe après les Grecs. Leur contribution à l'art et à l'architecture est immense. Selon une étude récente, les Romains auraient peut être utilisé la technologie des métamatériaux dans la construction de bâtiments importants pour les protéger des tremblements de terre.
 

Les Romains ont peut-être eu recours à la technologie des métamatériaux lors de la construction de bâtiments importants pour les protéger des séismes. (Image : Pixabay)
Les Romains ont peut-être eu recours à la technologie des métamatériaux lors de la construction de bâtiments importants pour les protéger des séismes. (Image : Pixabay)

Structures parasismiques

En physique, un métamatériau (composé du mot matériau et du préfixe méta, qui signifie au-delà en grec ancien) désigne un matériau composite artificiel en général structuré de manière périodique présentant des propriétés électromagnétiques qu'on ne retrouve pas dans un matériau naturel. L’une de ces propriétés est le phénomène de réfraction négative grâce auquel on peut focaliser la lumière au travers d’une lentille plate (bien que l’on enseigne dans les lycées qu’une lentille n’est convergente que si elle est convexe (bombée). Un indice de réfraction négatif requiert en même temps une perméabilité magnétique et une permittivité électrique négative. Cela paraît difficile à réaliser en pratique, ne serait-ce que parce que les matériaux usuels (métaux, verres, plastiques) ne présentent pas de magnétisme.

Selon l'histoire actuelle c’est en 2000 qu’un chercheur anglais a découvert que c’était le cas avec un métamatériau constitué d’un réseau périodique de fils métalliques parallèles, et d’un réseau périodique de petites boucles métalliques appelés «résonateurs en anneaux fendus», qui présentent tous une perméabilité négative à certaines fréquences. Il a ainsi proposé un modèle de cape d’invisibilité avec des couches concentriques de résonateurs en anneaux fendus dans lesquelles les ondes suivent des trajectoires courbes.

Des matériaux conducteurs comme le cuivre et l'or ont été utilisés dans des modèles spécifiques. L'un d'entre eux consistait à les disposer en treillis stratifiés. Dans la construction, on peut créer des éléments architecturaux qui imitent les métamatériaux. Par exemple, un bâtiment entouré d'un treillis d'objets solides ou de trous peut réussir à détourner les ondes sismiques qui s'approchent du monument.


Selon l'histoire actuelle, les métamatériaux ont été synthétisés pour la première fois en laboratoire en 2000 en disposant des matériaux conducteurs comme le cuivre et l'or dans des motifs spécifiques. (Image: Capture d'écran / YouTube)
Selon l'histoire actuelle, les métamatériaux ont été synthétisés pour la première fois en laboratoire en 2000 en disposant des matériaux conducteurs comme le cuivre et l'or dans des motifs spécifiques. (Image: Capture d'écran / YouTube)
 

En 2012, une équipe de chercheurs a testé une idée similaire en créant un réseau bidimensionnel de forages dans le sol à une profondeur d'environ 16 pieds et demi. Lorsqu'une onde acoustique était générée à proximité, une grande partie de son énergie était réfléchie vers la source à mesure que les ondes approchaient des deux premières rangées de trous. On a également découvert que certains des monuments romains présentaient des structures similaires qui auraient pu, dans les temps anciens, servir à protéger des sites importants contre les tremblements de terre.

Greg Gbur, physicien à l'Université de Caroline du Nord à Charlotte, a déclaré à Ars Technica : «Je doute que les constructeurs de monuments de cette époque aient intentionnellement conçu leurs bâtiments pour qu’ils résistent aux tremblements de terre, ou même qu'ils aient pu modifier inconsciemment  leurs conceptions au fil du temps pour les rendre plus sûrs – l’échelle de temps semble trop courte. J'imagine cependant qu'il y a peut-être eu une sorte de «sélection naturelle», dans laquelle des mégastructures construites avec des matériaux  antisismiques (par inadvertance) ont pu survivre plus longtemps que leurs homologues, nous permettant de voir leurs restes maintenant»,
 

Technologie de construction de l'Antiquité romaine

L'une des raisons pour lesquelles Rome était la région la plus avancée d'Europe dans l’antiquité, était son savoir-faire dans la technologie de construction. Prenons l'exemple du béton. Les structures actuelles en béton sont sensées durer de 100 à 200 ans. Cependant, les structures romaines construites en béton conservent leur intégrité structurelle même après 2000 ans. Cela a été rendu possible par le fait que les Romains de l'Antiquité utilisaient une méthode très différente pour la fabrication du béton.

Selon le magazine Ancient Origins. «Le béton romain diffère du béton moderne sur plusieurs points essentiels. L'un est le type de colle qui lie les composants du béton. La composition du béton romain, qui est un liant extrêmement stable, est très différente de celle du ciment Portland actuel (le type de ciment le plus courant).. L’autre point concerne les produits d'hydratation dans le béton – la structure de l’ancien béton marin contient de la tobermorite  cristalline,un minerai  idéal,  qui présente une résistance et une durabilité supérieures à celles de l'équivalent moderne

Le béton romain ancien contenait de la tobermorite, qui a une structure cristalline idéale. (Image: Robert M. Lavinsky / Wikimedia)
Le béton romain ancien contenait de la tobermorite, qui a une structure cristalline idéale. (Image: Robert M. Lavinsky / Wikimedia)
 

Un autre exploit majeur des Romains de l'Antiquité a été la construction d’un vaste réseau routier. Ils ont construit environ 386 000 kilomètres de routes, s'étendant de la Grande-Bretagne au Maroc. Les routes romaines étaient constituées de trois couches. La couche inférieure se composait de gravier brut, de pierres, de piles de bois ou de briques concassées. La couche intermédiaire était constituée de sable tandis que la surface était composée de gravier. Beaucoup des routes construites par les anciens Romains existent encore aujourd'hui.