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 desacoplar las explosiones para disminuir su radiación sísmica, la sismología forense es una técnica crítica en el cumplimiento de las prohibiciones de ensayos nucleares subterráneos . [2]
Además de las explosiones nucleares, la sismología forense también puede detectar y analizar las huellas de muchos otros tipos de explosiones [3], e incluso otros fenómenos como las olas del océano (el microsismo global ), el movimiento de los icebergs a través del océano, fondo del mar o en colisión con otros icebergs, [4] o explosiones dentro de submarinos. [5] [6]
Las organizaciones con experiencia en sismología forense incluyen AWE Blacknest , el Laboratorio Nacional de Los Alamos , el Laboratorio Nacional Sandia y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore .
La sismología forense es uno de varios otros métodos utilizados por la comunidad global para determinar el cumplimiento del Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares (TPCE). Para identificar y localizar detonaciones nucleares se utiliza una red de aproximadamente 170 estaciones sismológicas, junto con datos generados a partir de fuentes como infrasonidos , hidroacústica y detección de radionúclidos . [7] La sismología forense se utiliza específicamente para localizar detonaciones nucleares que pueden haber ocurrido bajo tierra.
Las estaciones sísmicas registran ondas de presión subterráneas y transmiten estos datos para su procesamiento a través de enlaces de comunicación seguros. Hay muchos desafíos involucrados al tratar de diferenciar una explosión nuclear de otros fenómenos naturales y provocados por el hombre, como terremotos, explosiones mineras y construcciones. [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 superior y la corteza terrestre , lo que provoca una distorsión de la señal debido a la heterogeneidad de las rocas a esta profundidad. [7]
Las naciones también pueden realizar pruebas subterráneas clandestinas que no son fácilmente identificables. Un método para ocultar una detonación nuclear subterránea se llama desacoplamiento. Se trata de detonar una ojiva nuclear en una cavidad subterránea para amortiguar significativamente la amplitud de las ondas de presión subterráneas posteriores. [7] Otro método propuesto para ocultar detonaciones nucleares se llama enmascaramiento de minas. Esta técnica utiliza una explosión más grande para enmascarar una explosión nuclear más pequeña. [8] La viabilidad del enmascaramiento de minas ha sido cuestionada porque los eventos sísmicos lo suficientemente grandes como para enmascarar una explosión nuclear son extremadamente raros y despertarían sospechas. [8] Los rendimientos de detonaciones nucleares más pequeñas 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. Los algoritmos se utilizan para aislar patrones, eliminar ruido y generar estimaciones. El desarrollo de algoritmos eficientes para la detección de detonaciones nucleares ha dado lugar 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 la onda P y la amplitud de la onda S. Las ondas P, u ondas primarias, son ondas de compresión que se propagan rápidamente a través de la roca y, generalmente, son las primeras ondas en llegar 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 S es uno de 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 entierro. [9] [10]