Radar afslører detaljer om bjergkollaps efter Nordkoreas seneste atomprøvesprængning

Da Nordkoreas præsident lover at "afnuklearisere" den koreanske halvø, et internationalt hold af videnskabsmænd offentliggør den hidtil mest detaljerede visning af stedet for landets seneste og største underjordiske atomprøvesprængning den 3. september, 2017.

Det nye billede af hvordan eksplosionen ændrede bjerget over detonationen fremhæver vigtigheden af ​​at bruge satellitradarbilleder, kaldet SAR (synthetic aperture radar), ud over seismiske optagelser til mere præcist at overvåge placeringen og udbyttet af atomprøvesprængninger i Nordkorea og rundt om i verden.

Forskerne - Teng Wang, Qibin Shi, Shengji Wei og Sylvain Barbot fra Nanyang Technological University i Singapore, Douglas Dreger og Roland Bürgmann fra University of California, Berkeley, Mehdi Nikkhoo fra det tyske forskningscenter for geovidenskab i Potsdam, Mahdi Motagh fra Leibniz Universität Hannover, og Qi-Fu Chen fra det kinesiske videnskabsakademi i Beijing – vil rapportere deres resultater online i denne uge forud for offentliggørelse i tidsskriftet Videnskab .

Den eksplosion fandt sted under Mantap-bjergene på atomteststedet Punggye-ri i landets nord, vugger området som et jordskælv på 5,2. Baseret på seismiske optagelser fra globale og regionale netværk, og før-og-efter radarmålinger af jordoverfladen fra Tysklands TerraSAR-X og Japans ALOS-2 radarbilledsatellitter, holdet viste, at den underjordiske atomsprængning skubbede overfladen af ​​Mantap udad med op til 3,5 meter og forlod bjerget cirka 0,5 centimeter kortere.

Ved at modellere begivenheden på en computer, de var i stand til at lokalisere eksplosionens placering, direkte under det kilometer høje topmøde, og dens dybde, mellem en kvart og en tredjedel af en mil (400-600 meter) under toppen.

De lokaliserede også mere præcist en anden seismisk hændelse, eller efterskælv, der skete 8,5 minutter efter atomeksplosionen, sætter det nogle 2, 300 fod (700 meter) syd for bombeeksplosionen. Dette er cirka halvvejs mellem stedet for den nukleare detonation og en adgangstunnelindgang og kan være forårsaget af kollapset af en del af tunnelen eller af et hulrum tilbage fra en tidligere nuklear eksplosion.

"Dette er første gang de komplette tredimensionelle overfladeforskydninger forbundet med en underjordisk atomprøve blev afbildet og præsenteret for offentligheden, " sagde hovedforfatter Teng Wang fra Earth Observatory of Singapore ved Nanyang Technological University.

At sætte alt dette sammen, forskerne vurderer, at atomprøvesprængningen, Nordkoreas sjette og femte inde i Mt. Mantap, havde et udbytte på mellem 120 og 300 kiloton, omkring 10 gange styrken af ​​den bombe, som USA kastede over Hiroshima under Anden Verdenskrig. Det gør det enten til en lille brint, eller fusion, bombe eller et stort atom, eller fission, bombe.

Det nye scenarie adskiller sig fra to rapporter i sidste uge, hvoraf den ene er blevet accepteret til offentliggørelse i tidsskriftet Geophysical Research Letters, der lokaliserede eksplosionen næsten en kilometer nordvest for det sted, der er identificeret i det nye blad, og konkluderede, at eksplosionen gjorde hele bjerget uegnet til fremtidige atomprøvesprængninger.

"SAR har virkelig en unik rolle at spille i overvågning af eksplosioner, fordi det er direkte billeddannelse af den lokale jordoverflade, i modsætning til seismologi, hvor du lærer karakteren af ​​kilden ved at analysere bølger, der stråler ud fra begivenheden på fjerne stationer, sagde Dreger, en UC Berkeley professor i jord- og planetvidenskab og medlem af Berkeley Seismological Laboratory. "SAR giver en vis grad af sandhed om placeringen af ​​begivenheden, en meget udfordrende ting at komme til. Det er første gang, nogen rent faktisk har modelleret mekanikken i en underjordisk eksplosion ved hjælp af satellit- og seismiske data sammen."

"I modsætning til standard optisk billeddannelse satellitbilleder, SAR kan bruges til at måle jorddeformation dag og nat og under alle vejrforhold, " tilføjede Dregers kollega og medforfatter Roland Bürgmann, en UC Berkeley professor i jord- og planetvidenskab. "Ved præcis at spore billedpixelforskydninger i flere retninger, vi var i stand til at måle den fulde tredimensionelle overfladedeformation af Mt. Mantap."

Ifølge Dreger, de nye oplysninger tyder på følgende scenarie:Eksplosionen fandt sted mere end en kvart mile (450 meter) under toppen af ​​Mt. Mantap, fordamper granitsten i et hulrum på omkring 160 fod (50 meter) på tværs og beskadiger et volumen af ​​sten på omkring 1, 000 fod (300 meter) på tværs. Eksplosionen rejste sandsynligvis bjerget seks fod (2 meter) og skubbede det udad op til 11 fod (3-4 meter), dog inden for få minutter, timer eller dage kollapsede klippen over hulrummet og dannede en fordybning.

Otte et halvt minut efter bombeeksplosionen, et nærliggende underjordisk hulrum kollapsede, producerer efterskælvet på 4,5 størrelsesorden med karakteristika af en implosion.

Efterfølgende et meget større volumen af ​​sprækket sten, måske 1 mile (1-2 kilometer) på tværs, komprimeret, hvilket får bjerget til at synke til omkring 1,5 fod (0,5 meter) lavere end før eksplosionen.

"Der kan være fortsat komprimering efter eksplosionen på bjerget. Det tager tid, før disse aseismiske processer finder sted, "Sagde Dreger.

Selvom det er muligt at skelne eksplosioner fra naturlige jordskælv ved hjælp af seismiske bølgeformer, usikkerheden kan være stor, Sagde Dreger. Eksplosioner udløser ofte jordskælvsforkastninger i nærheden eller andre naturlige klippebevægelser, der får de seismiske signaler til at se jordskælvslignende ud, forvirrende analysen. SAR-dataene afslørede, at yderligere begrænsninger fra den lokale statiske forskydning kan hjælpe med at indsnævre kilden.

"Jeg håber, at ved i fællesskab at analysere de geodætiske og seismiske data, vi vil være i stand til at forbedre diskriminationen mellem jordskælv og eksplosioner, og helt sikkert hjælpe med at estimere udbyttet af en eksplosion og forbedre vores estimering af kildedybde, " sagde Dreger.

"Denne undersøgelse demonstrerer evnen til rumbåren fjernmåling til at hjælpe med at karakterisere store underjordiske atomprøvesprængninger, hvis nogen, i fremtiden, " sagde Wang. "Mens overvågning af hemmelige atomprøvesprængninger er afhængig af et globalt seismisk netværk, potentialet ved rumbåren overvågning er blevet underudnyttet."