Šta nam seizmologija može reći o posljednjem nuklearnom testu Sjeverne Koreje?

Prema brojnim svjetskim relevantnim izvorima, vjeruje se da je Sjeverna Koreja prošlog vikenda izvela test hidrogenske bombe. Seizmički udarni talasi iz ovog podzemnog testa osjećali su se u Kini, a brzo su ih otkrili i Južna Koreja i Japan – i jedni i drugi su nezavisno potvrdili da je u pitanju bila nuklearna proba . Šta nam seizmologija ustvari može reći o takvim testovima?

nuklearna proba bomba
Foto: EPA/JEON HEON-KYUN

Kakva je istorija korišćenja seizmičkih tehnika za praćenje nuklearnih proba?

Korišćenje takozvane “forenzičke seizmologije” za otkrivanje i identifikovanje nuklearnih proba datira skoro do samog rođenja nuklearnog oružja. 1946. godine, SAD su sprovele prvi podvodni test nuklearne bombe na atolu Bikini u Tihom okeanu. Udarni talasi koje je stvorila ogromna eksplozija otkriveni su seizmometrima širom svijeta, a naučnici su shvatili da je moguće iskoristiti seizmologiju za praćenje ovakvih testova.

Na vrhuncu hladnog rata, 1963. godine,  nuklearne probe su se preselile pod zemlju. Seizmički talasi iz podzemnih testova teže se otkrivaju, jer je osjećaj podrhtavanja na ovako velikim rastojanjima veoma mali – samo oko milionitog dijela centimetra.

Da bi izmjerili talase iz podzemnih testova, naučnici su razvili osjetljivije seizmometre i počeli da instaliraju seizmičke nizove, kod kojih se više seizmometara raspoređuje u liniji sa razmacima od nekoliko kilometara jedan od drugog. Seizmički niz može bolje da osjeti male vibracije iz određenog izvora nego jedan seizmometar, a može se koristiti i za postizanje veće tačnosti određivanja lokacije s koje dolaze talasi.

Sa ciljem zabrane svih nuklearnih eksplozija, 1996. godine je za potpisivanje otvoren Sporazum o sveobuhvatnoj zabrani testiranja (CTBT) . U cilju sprovođenja ovog sporazuma, CTBT organizacija sa sjedištem u Beču uspostavlja međunarodni sistem za nadgledanje sa preko 50 seizmičkih stanica za nadzor i otkrivanje nuklearnih testova bilo gdje na Zemlji. Ovaj sporazum su potpisale skoro sve svjetske države, a među onima koje nisu, nalaze se Sjeverna Koreja, Indija, Pakistan, Saudijska Arabija, Kuba i još nekoliko manjih zemalja.

Ovaj sistem ne koristi samo seizmometre. Infrazvučni instrumenti služe za otkrivanje vrlo niskih frekvencija zvučnih talasa, nečujnih za ljudsko uho, koje mogu generisati potencijalne nuklearne eksplozije u atmosferi; hidroakustični instrumenti osluškuju zvučne talase koji putuju na velike udaljenosti kroz okeane generisane podvodnim eksplozijama, a detektori radionuklida “njuškaju” radioaktivne gasove koji se oslobađaju sa mjesta nuklearnog testiranja.

Šta traže seizmički monitori?

Svaka vrsta zemljotresa ili eksplozije, bez obzira da li je prirodna ili vještačka, proizvodi različite vrste udara koji prolaze kroz planetu Zemlju i mogu se otkriti seizmometrima, koji mogu mjeriti veoma male pokrete zemljišta. Najbrži talasi koji dolaze su primarni talasi (P talasi), praćeni sekundarnim talasima (S talasima) koji prolaze duboko kroz Zemlju. Zatim dolaze sporiji površinski talasi, koji uzrokuju najveći osećaj podrhtavanja na tlu, jer putuju blizu površine.

Seizmometri koriste razliku u vremenu dolaska različitih vrsta talasa kako bi saznali koliko je udaljen zemljotres ili eksplozija i koliko je duboko pod zemljom bio izvor. Oni takođe mogu mjeriti koliko je snažan zemljotres (njegova magnituda).

Kako seizmolozi razlikuju eksplozije i zemljotrese?

Postoji više načina za to. Jedno je mjerenje dubine na kojoj se dogodio zemljotres. Čak i sa savremenom tehnologijom bušenja, nuklearni uređaj je moguće postaviti svega nekoliko kilometara ispod zemlje; ako dođe do zemljotresa na dubini od preko 10 km, možemo biti sigurni da to nije nuklearna eksplozija.

Studije o brojnim nuklearnim testovima tokom hladnog rata pokazuju da eksplozije generišu veće P talase od S talasa u poređenju sa zemljotresima. Eksplozije takođe generišu srazmjerno manje površinske talase od P talasa. Seizmolozi mogu stoga upoređivati ​​veličinu različitih vrsta talasa kako bi utvrdili da li su talasi došli od eksplozije ili prirodnog zemljotresa.

U slučajevima poput Sjeverne Koreje, koja je od 2006. godine sprovela niz nuklearnih testova, možemo direktno upoređivati ​​oblik talasa zabilježenih sa svakog testa. Kako su svi testovi sprovedeni na lokalitetima u krugu od nekoliko kilometara jedan od drugog, talasi imaju sličan oblik, različit samo u veličini (magnitudi).

Šta nam seizmologija može reći o najnovijem testu?

Seizmološki podaci mogu nam reći da li je došlo do eksplozije, ali ne i da li je ta eksplozija prouzrokovana nuklearnom bojevom glavom ili konvencionalnim eksplozivom. Za konačnu potvrdu da je eksplozija nuklearna, moramo se osloniti na praćenje radionuklida ili eksperimente na samom mjestu testiranja.

nuklearna proba bomba
Foto: Kim Jong-Un sa najnovijom bombom EPA/KCNA

Slično tome, nije moguće eksplicitno razlikovati nuklearne fisijske bombe i termonuklearne hidrogenske bombe, niti se može reći da li je bomba dovoljno mala da bi se montirala na raketu, kako tvrdi sjevernokorejska vlada.

Ono što možemo dobiti iz podataka je ideja o veličini eksplozije. Ovo nije jednostavno, s obzirom na to da se magnitude seizmičkih talasa i njihova korelacija sa eksplozivnom snagom bombe puno zavise od toga gdje se tačno odvijao test, i koliko duboko pod zemljom. Ali u slučaju ovog najnovijeg testa, možemo direktno upoređivati ​​magnitudu sa prethodnim sjevernokorejskim probama.

Ova najnovija eksplozija bila je znatno jača od posljednjeg testa na Sjeveru u septembru 2016. godine; Norveški centar za seizmički monitoring, NORSAR, procjenjuje da je eksplozija ekvivalentna 120 kilotona TNT-a. Poređenja radi, bombe koje su pale na Hirošimu i Nagasaki 1945. godine bile su jačine 15 i 20 kilotona.

Koliko je pouzdana tehnologija?

Uprkos navedenim problemima, poboljšana osjetljivost raspoloživih instrumenata i povećan broj stanica za praćenje znači da je sada na raspolaganju veoma pouzdana mreža za otkrivanje nuklearnih testova bilo gdje na planeti.

Iako Sporazum o sveobuhvatnoj zabrani testiranja nije na snazi, naučna ekspertiza onih koji istražuju takve događaje se uvijek poboljšava. Činjenica da su agencije za monitoring u Japanu i Južnoj Koreji potvrdile ovaj najnoviji test u roku od nekoliko sati pokazuje koliko je ona zapravo impresivna.

IZVOR: The Conversation