Szeptember 3-án, vasárnap kora hajnalban az egész Földön megindultak a szeizmométerek és rögzítették, hogy rengéshullámok rázták meg a talajt. A rengések epicentruma Észak-Korea egyik nukleáris teszthelyére esett.
Észak-Koreában ez volt a hatodik sikeres nukleáris kísérlet, de egyben a legerősebb is. Az egész világot megrázta ennek a pusztító méretű hidrogénbombának a tesztrobbantása. Szó szerint! Olyan nagyméretű földrengést váltott ki a robbantás, amelyet a Föld minden pontján – így hazánkban is – érzékelni tudtak a mai modern szeizmométerek. Ereje majdnem hétszer akkora volt, mint annak a bombának, amely 72 évvel ezelőtt elpusztította Hiroshima és Nagaszaki városát.
A Richter-skála szerint 6,3 magnitúdójúra becsülhető a koreai robbantás mérete – körülbelül ekkora volt a Magyarországon ismert legnagyobb földrengés, amely Komárom városát sújtotta 1763-ban. A hidrogénbomba felrobbanását nyolc perccel később követte egy 4,1 magnitúdójú (M) kisebb földrengés is, amelyet valószínűleg az okozott, hogy egy alagút összeomlott a helyszínen.
Természetes eredetű vagy sem?
Történelmileg a földrengések és robbantások elkülönítésének igénye a nukleáris atomrobbantások megjelenésével kezdődött el. Az utóbbiaknak az egyéb kémiai robbantásoktól és a földrengésektől való elkülönítését a különböző atomcsendegyezmények betartásának ellenőrzése tette szükségessé. Az Átfogó Atomcsend Szerződés szerint 1996 óta tilos a nukleáris fegyverek tesztelése a szerződést aláírt 180 országban, de ezt nyolc ország, köztük Észak-Korea nem írta alá. A legtöbb atomkísérlet az Amerikai Egyesült Államok, a volt Szovjetunió és Franciaország kormányához kötődött. A robbantások nagy része az 1960-as években történt, számuk az 1990-es években évi 4–5-re csökkent. 1998-ban Pakisztánban és Indiában folytattak még tesztrobbantást, de 2006 óta csak Észak-Koreában végeznek ilyen műveleteket, eddig ez a hatodik.
A szeizmikus hullámok elemzése segítségével meg lehet állapítani, hogy természetes földrengésből vagy mesterséges robbanásból, azaz robbantásból származnak-e a jelek. Négy különböző nemzetközi megfigyelő rendszer működik együtt, és jelenleg mintegy 90 százalékos biztonsággal lehet ellenőrizni a nukleáris robbantásokat.
A víz alatti robbantások esetében a víz-akusztikus állomások érzékelik a hanghullámokat. Az infrahang-állomások pedig az alacsony frekvenciájú hanghullámokat figyelik, amelyek az atmoszférában terjednek tova egy-egy robbantás során. Ebben az évben telepített a soproni Geodéziai és Geofizikai Intézet a Mátra második legnagyobb csúcsára, Piszkéstetőre egy ilyen infrahang-állomást. Mivel a szep-tember 3-i robbantást egy földalatti kísérlet során hajtották végre, infrahang megfigyelése nem várható. A radioaktív ionokat mérő állomások a légkörbe került radioaktív melléktermékeket szimatolják. A szeizmikus állomások a talajmozgást regisztrálják, ami általában a leggyorsabb és legmegbízhatóbb módszer a földalatti atomrobbanások felismerésére. A Föld túlsó oldaláról elinduló rengéshullámok körülbelül 20 perc alatt érnek el hozzánk!
Az 1-2 kilotonna (kT) közötti atomrobbantások azonosítása a legnehezebb, mert ezek akár kémiai robbantások is lehetnek, illetve nagyon sok ilyen kisebb magnitúdójú természetes földrengés pattan ki a Földön. A 3–4 magnitúdó körüli földrengések éves száma ?49 000! A kisebb amplitúdójú jelek minősége, így elemezhetősége is romlik. Ezért a monitor-hálózatnak egyre érzékenyebbnek kellett lennie, és a detektált szeizmikus jelek tulajdonságait így egyre több, addig nem észlelt tényező módosította. Jelenleg olyan érzékenyek a szeizmométerek, hogy detektálási hatékonyságukat már a háttérzaj is módosítja: például a szél által keltett talajmozgás, a tenger hullámzása és az ipari tevékenység vagy a városi közlekedés zaja. Azonban nemcsak detektálni kell ezeket a nukleáris robbantásokat, hanem megkülönböztetni a földrengésektől és az ipari robbantásoktól.
Árulkodó hullámok
A földrengések és robbanások többféle szeizmikus hullámot indítanak el, kezdve a P (primer) vagy az elsődleges hullámokkal, amelyek elsőként érkeznek be a szeizmológiai állomásra, mivel ezek a leggyorsabbak. Ezt követik az S (secunder) vagy másodlagos hullámok, amelyeket nyírási, azaz a terjedésre merőleges elmozdulás jellemez, és kicsit lassabban terjednek. A robbantások jellemzően P hullámokat gerjesztenek, ezért a P és S hullámok erősségének aránya szintén felismerhetővé teszi a robbantásokat. A felületi hullámok terjednek a leglassabban, mivel ezek a Föld felszínéhez kötötten terjedő hullámcsomagok (részben azért terjednek lassabban, mert a felszínközeli laza üledékekben kisebb a terjedési sebessége e hullámoknak, másrészt bonyolultabb a részecskék mozgása). A felületi hullámok a mélyfészkű rengések esetében szinte teljesen hiányoznak.
Egy földrengés és robbanás között különbséget lehet tenni a fészekmélységük alapján is. Bármi, ami 10 kilométernél mélyebb, biztosan természetes eredetű. Ha az epicentrum ismert teszthelyre esik, az is nagyon árulkodó jel.
A robbantások is szeizmikus forrásnak tekinthetők, azonban a fészekmechanizmusuk alapjaiban különbözik a földrengésekétől. Míg a földrengések két kőzetblokk egymás mentén történő gyors elmozdulása során keletkeznek, addig a robbantások iránytól nem függő (izotróp) hullámforrásoknak tekinthetők. A robbantás technikája miatt ugyanis a robbantás által létrehozott üreg minden oldalát egyforma nyomás éri. Ekkor minden irányban szinte azonos erősségű P, azaz nyomáshullámok indulnak el, gyakorlatilag egy pontból, a keletkező S hullámok aránya pedig kisebb.
Elrejtésük
Annak érdekében, hogy az atomrobbantások minél kisebb amplitúdójú szeizmikus hullámokat keltsenek – vagyis elrejtsék őket –, különböző technikai fogásokkal élnek. A cél a keletkező szeizmikus hullámok energiájának a detektálási küszöb alá szorítása, illetve, hogy a földrengésekkel összetéveszthető jelek keletkezzenek. Az egyik módszer alkalmazásakor például egy nagy barlangban vagy üledékben robbantanak, így akár 10-szer kisebb jelek keletkezhetnek, mint kemény kőzetben történt robbantáskor.
Alkalmazzák a többszörös robbantások módszerét is, amikor az egyes robbantások elhelyezése és időpontja miatt a keletkező jelek hasonlíthatnak a földrengésekéhez. Említésre méltó még a nukleáris robbantások földrengések mögé rejtése is. Ekkor úgy időzítik a robbantás pillanatát, hogy a szeizmikus hullámok egy nagy rengés felületi hullámával együtt jelenjenek meg az ellenőrző állomásokon.
Az atomrobbantás kivitelezési technikájának tökéletesedése miatt már egyre kisebb méretű szeizmikus eseményeket kellett elemezni, ami a mérőállomások számának növekedését és azok érzékenységének javítását eredményezte. Hazánkban jelenleg a megfigyelt szeizmikus események több mint fele nem földrengés, hanem bányarobbantás.
Mekkora volt az ereje?
Észak-Korea előre bejelentette ezt a kísérleti hidrogénbomba-robbantást. A tesztet néhány nappal azután hajtották végre, hogy a kommunista diktatúra egy ballisztikus rakétát indított el Japán felett. Ez volt a hatodik nukleáris teszt Észak-Koreában, de eddig a legerősebb is egyben. Az első nyilvánosságra került számítások 10 kilométer mélyrehatónak és 10–20 kilotonnányi robbanóanyag: TNT (trinitrotoluol) erejének megfelelő méretűnek mondták a koreai hidrogénbombát.
Ahogy beérkeztek azonban a távolabbi állomásokra is a különböző típusú (P, S és felületi) rengéshullámok, úgy sikerült pontosabban meghatározni a paramétereket, miszerint 100–120 kilotonna volt a bomba ereje. A Hirosimára és Nagaszakira ledobott atombomba 15 kilotonna TNT-vel volt egyenértékű, és óvatos becslések szerint 220 000 halálos áldozattal járt. Ezért nagyon megrázó az előbbieknél körülbelül 7-szer nagyobb erejű hidrogénbomba sikeres felrobbantása.
KISZELY MÁRTA
2017/37
