La sismología forense es el uso forense de las técnicas de la sismología para detectar y estudiar fenómenos distantes, particularmente explosiones , incluidas las de armas nucleares . [1]
Debido a la eficiencia con la que las ondas sísmicas se propagan a través de la Tierra y las dificultades técnicas de disociar las explosiones para disminuir su radiación sísmica, la sismología forense es una técnica fundamental en la aplicación de las prohibiciones a las pruebas nucleares subterráneas . [2]
Además de las explosiones nucleares, la sismología forense también puede detectar y analizar las firmas de muchos otros tipos de explosiones [3] , [1] e incluso otros fenómenos como las olas del océano (el microsismo global ), el movimiento de icebergs a través del fondo marino o en colisión con otros icebergs, [4] o explosiones dentro de submarinos. [5] [6]
Las organizaciones con experiencia en sismología forense incluyen AWE Blacknest , Los Alamos National Laboratory , Sandia National Laboratory y Lawrence Livermore National Laboratory .
La sismología forense es uno de los muchos métodos que utiliza la comunidad mundial para determinar el cumplimiento del Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares (TPCE). Se utiliza una red de aproximadamente 170 estaciones sísmicas, junto con datos generados a partir de fuentes como infrasonidos , hidroacústica y detección de radionúclidos , para identificar y localizar detonaciones nucleares. [7] La sismología forense se utiliza específicamente para localizar detonaciones nucleares que puedan haber ocurrido bajo tierra.
Las estaciones sísmicas registran las ondas de presión subterráneas y transmiten estos datos para su procesamiento a través de enlaces de comunicación seguros. Existen muchos desafíos involucrados en tratar de diferenciar una explosión nuclear de otros fenómenos naturales y provocados por el hombre, como terremotos, explosiones mineras y construcción. [7] Las explosiones nucleares que superan los 150 kilotones generan ondas de presión que viajan principalmente a través del núcleo y el manto de la Tierra. [7] Este tipo de explosiones son fáciles de identificar porque la mezcla de rocas a través de las cuales pasan las señales es bastante homogénea y las señales generadas están libres de ruido . Las explosiones nucleares más pequeñas son más difíciles de identificar porque las ondas de presión viajan principalmente a través del manto y la corteza superiores de la Tierra, lo que produce distorsión de la señal debido a la heterogeneidad de las rocas a esta profundidad. [7]
Los países también pueden realizar pruebas subterráneas clandestinas que no son fácilmente identificables. Un método para ocultar una detonación nuclear subterránea se denomina desacoplamiento. Esto implica detonar una ojiva nuclear en una cavidad subterránea para amortiguar significativamente la amplitud de las ondas de presión subterráneas subsiguientes. [7] Otro método propuesto para ocultar detonaciones nucleares se denomina enmascaramiento de minas. Esta técnica utiliza una explosión mayor para enmascarar una explosión nuclear menor. [8] La viabilidad del enmascaramiento de minas ha sido puesta en duda porque los eventos sísmicos lo suficientemente grandes como para enmascarar una explosión nuclear son extremadamente raros y generarían sospechas. [8] Los rendimientos de detonación nuclear menores también pueden ser difíciles de detectar porque producen lecturas similares a pequeños terremotos u otros eventos naturales. [8]
Cuando se recopilan datos sísmicos, deben procesarse para producir información significativa. Se utilizan algoritmos para aislar patrones, eliminar ruido y generar estimaciones. El desarrollo de algoritmos eficientes para la detección de detonaciones nucleares ha llevado a muchos avances en otros campos, como el kriging , un método avanzado de interpolación utilizado principalmente en geoestadística . [7] Los algoritmos se utilizan para identificar características clave de las formas de onda, como la distancia de pico a pico, la amplitud, la fase, la amplitud de las ondas P y la amplitud de las ondas S. Las ondas P, u ondas primarias, son ondas de compresión que se propagan rápidamente a través de la roca y, por lo general, son las primeras ondas que llegan a las estaciones sísmicas. [7] Las ondas S, u ondas de corte, llegan después de las ondas P. La relación entre las ondas P y las ondas S es uno de los varios valores importantes que se utilizan para caracterizar los eventos sísmicos. Cuando se ha identificado una detonación nuclear, se utilizan algoritmos para estimar el tiempo de detonación, el rendimiento explosivo y la profundidad del enterramiento. [9] [10]