地震學家對朝鮮核試驗後的神秘震動感到困惑

本月核爆後幾分鐘感受到的第二次震動持續困擾著研究人員 

2017年4月15日,在平壤舉行的紀念已故朝鮮領導人金日成誕辰105週年的閱兵式上,展示了一枚不明火箭。

9月3日朝鮮引爆核彈八分半鐘後,又一次能量爆發震動了剛剛進行試驗的山脈。一週多以後,研究人員仍在困惑是什麼原因導致了額外的地震能量釋放——以及這說明了朝鮮核試驗場的什麼問題,或者更大的輻射洩漏風險。韓國的監測站已經從試驗中檢測到微量的輻射。

已經出現了一些理論來解釋第二次事件,範圍從隧道坍塌或山體滑坡到試驗場萬塔山內部岩石的崩裂。但地震學家們意見不一,並表示他們可能無法獲得足夠的證據來確定原因。

“目前這是一個有趣的謎團,”紐約市哥倫比亞大學的地震學家Göran Ekström說。 


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第一次地震訊號的性質更清晰,因為它與炸彈爆炸的特徵相符。美國地質調查局(USGS)測定與核爆炸相關的地震事件震級為6.3級,而維也納的全面禁止核試驗條約組織(CTBTO)根據另一項分析計算為6.1級。這次爆炸的規模是 以往朝鮮試驗 的許多倍,也是CTBTO使用的國際地震監測站網路有史以來探測到的最大核試驗地震訊號。

美國地質調查局報告稱,第二次事件發生在8.5分鐘後,震級為4.1級。該機構認為這與試驗有關,可能是“結構坍塌”。關於較小的震動是由試驗場內部隧道坍塌引起的可能性在媒體討論中佔據主導地位。但美國地質調查局的地震學家保羅·厄爾告訴《自然》雜誌,這只是爆炸發生後立即提出的可能性之一。他說,美國地質調查局“是基於以前規模相當的核試驗發生過坍塌的情況來判斷的”。

根據美韓研究所和華盛頓特區約翰·霍普金斯大學高階國際研究學院的合作伙伴“38 North”於9月12日釋出的一項分析,在試驗場的衛星影像上可以看到可能的坍塌跡象。

但紐約州立大學石溪分校的地球物理學家連興文表示,地震訊號與坍塌的預期情況不符。坍塌主要會產生岩石的垂直運動,但他自己未發表的研究表明,地震線索也指向了大的水平運動,他說這更符合山體滑坡。

滑動量級

儘管衛星資料顯示萬塔山上的確有很多山體滑坡,但其他研究人員認為,它們不可能引起4.1級地震事件。 更大的山體滑坡,例如2013年猶他州賓厄姆峽谷礦的山體滑坡,也沒有產生接近該規模的地震訊號,Ekström說。 

他還認為,他看到的地震訊號與山體滑坡的預期模式不符。與朝鮮事件中記錄到的情況相比,此類事件的訊號持續時間更長(與岩石從斜坡上滑落所需的時間相匹配),高頻波更少(因為山體滑坡中的能量釋放速度比地震或爆炸慢)。他說,目前還不能排除坍塌的可能性。坍塌形成的隕石坑有時要過很久才能在地表顯現出來。

另一個理論來自Ekström在哥倫比亞大學的同事,地震學家金元永(Won-Young Kim)。金排除了坍塌、山體滑坡以及爆炸引發地震的可能性。他說,地震事件很可能是一次巖爆——萬塔山下眾多隧道之一週圍巖石的劇烈破裂。他說,這可以解釋地震波的頻率,該頻率低於地震破裂但高於山體滑坡,以及其他特徵。

對山體滑坡和巖爆的描述可能有助於研究人員評估萬塔山的穩定性。即使整座山不會像一些人警告的那樣坍塌,來自山體滑坡或巖爆的更細微的跡象也可能表明隧道上方山體的主要部分是否可能已經破裂。如果是這樣,就可能導致山區受到放射性物質的汙染。“鑑於該地區的海拔高度和偏遠端度,很難想象如何控制這種情況,”金說。

朝鮮境外的監測站已開始探測到最新試驗產生的輻射。9月13日,韓國核安全與安保委員會在首爾宣佈,試驗場下風處的幾個 陸基和海基監測站 已檢測到放射性同位素氙-133,這是核試驗的指標。然而,沒有檢測到其他同位素,因此無法確定使用了哪種型別的炸彈。韓國核安全院環境放射性評估部門負責人金哲洙(Cheol-Su Kim)表示,這也沒有表明該場址的輻射洩漏速度是否高於預期。

根據韓國的地面報告站網路,那裡的總體輻射水平在每小時50–300納西弗之間——不高於該國的背景水平。

Mark Zastrow報道

本文經許可轉載,並於 2017年9月14日首次發表

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