Seismisk analyse identificerer 2017 nordkoreansk atomeksplosion, falde sammen, jordskælv

Omhyggelig analyse af data indsamlet efter den 3. september 2017 nordkoreanske erklærede atomprøvesprængning har gjort det muligt for seismologer at skelne de separate seismiske signaturer af eksplosionen, et sammenbrud af eksplosionshulrummet og endda flere små jordskælv, der opstod efter sammenbruddet.

Dataene, sammenlignet med dem, der er indsamlet fra det 20. århundrede i Nevada atomprøveanlæg, kan hjælpe med at forfine seismologers metoder til at identificere atomprøvesprængninger rundt om i verden, skrive William R. Walter og hans kolleger ved Lawrence Livermore National Laboratory. Deres papir er udgivet som en del af en særlig fokussektion om den nordkoreanske eksplosion i september 2017 og dens eftervirkninger i tidsskriftet Seismologiske forskningsbreve .

Den Demokratiske Folkerepublik Koreas (DPRK) body-wave magnitude 6,1 underjordiske test i september 2017 er den største af denne type test i mere end 20 år, og er den sjette erklærede atomprøve af DPRK siden 2006. Septembereksplosionen er en størrelsesorden større end den næststørste prøve i landet, som fandt sted i september 2016.

Forskerne brugte en metode, der sammenligner forholdet mellem regionale P- og S-bølgeamplituder for at skelne den seismiske signatur af en eksplosion sammenlignet med et jordskælv, i afstande omkring 200 til 1500 kilometer væk fra den seismiske bølgekilde. (P-bølger komprimerer sten i samme retning som den seismiske bølges bevægelse, mens S-bølger bevæger sten vinkelret på bølgens retning.) "I P/S-forholdsdiskriminanten bruger vi til at identificere eksplosioner, det er manglen på S-bølger ved høj frekvens, der er karakteristisk for eksplosionerne, "forklarede Walter.

Walter og kolleger viste, at forholdet kunne adskille de seks nordkoreanske erklærede atomprøvesprængninger fra naturlige jordskælv i regionen, og at den samme metode kunne bruges til med succes at skelne mellem historiske Nevada Test Site-atomeksplosioner og jordskælv i det vestlige USA.

Imidlertid, der var en anden usædvanlig seismisk begivenhed, otte et halvt minut efter eksplosionen, hvilket også tiltrak seismologernes opmærksomhed. Modeller af seismiske bølgeformer af begivenheden fik forskerne til at konkludere, at begivenheden kan have været jorden, der kollapsede omkring et underjordisk hulrum efterladt af eksplosionen.

Selvom kollapser, der ligner dette, nogle gange blev set efter eksplosioner i Nevada Test Site, "det er første gang, mig bekendt, at vi på afstand har observeret seismiske bølger fra et kollaps med moderne instrumentering på et udenlandsk teststed, " sagde Walter. "Det er vigtigt at være i stand til at fastslå, at dette kollaps ikke var endnu en atomprøvesprængning."

Flere træk ved post-eksplosionens bølgeformer markerer den som et sammenbrud snarere end en eksplosion, siger forskerne, herunder den relative mangel på højfrekvent energi sammenlignet med eksplosionsbølgeformer.

"At identificere begivenheden som et kollaps er en anden indikator, at begivenheden den 3. september 2017 var en atomprøve, der genererede et stort fordampningshulrum, der kollapsede otte og et halvt minut senere, " sagde Walter. "Men vi ønsker at fortsætte med at udvikle metoder til at identificere kollaps for at skelne dem fra både eksplosioner og jordskælv."

Forskere, der studerede atomtestdataene fra september 2017, bemærkede også to mindre seismiske hændelser, der fandt sted efter eksplosionen, af størrelsesordenen 2,6 og 3,4, som ud fra P- til S-bølgeforholdet ser ud til at være små jordskælv placeret fire til otte kilometer nord for eksplosionsstedet.

"Vi havde ikke på afstand observeret nogen efterskælv fra de tidligere erklærede atomprøvesprængninger fra DPRK, så jordskælvene efter eksplosionen fik folks opmærksomhed, " sagde Walter. "Igen, vi ønskede at fastslå, at de ikke var yderligere mindre atomprøvesprængninger. Alternativt vi ønskede at fastslå, at de ikke var forbundet med sammenbrudsbegivenheden." Efter omhyggelig genanalyse af de kontinuerlige data fandt forskerne en række yderligere små jordskælv, herunder nogle, der fandt sted før den 3. september 2017 erklærede atomprøvesprængning.

I betragtning af tidspunktet for disse jordskælv ser ikke ud til at være sande "efterskælv" af atomprøvesprængningen, Walter og kolleger konkluderede, selvom de kan være relateret til og muligvis induceret af eksplosionen. "Det faktum, at tilsyneladende tektoniske jordskælv forekommer i nærheden af ​​DPRK-teststedet, afslører oplysninger om tilstanden af ​​[seismisk] stress i regionen, som kan hjælpe os med bedre at forstå eksplosionens seismiske signaturer, " sagde Walter.