Acredita-se que a Coreia do Norte tenha conduzido um teste de bomba de hidrogênio. Ondas de choque sísmicas do teste subterrâneo foram sentidas na China, e rapidamente detectado pela Coréia do Sul e pelo Japão - ambos confirmaram que se tratava de um teste nuclear. Então, o que a ciência sísmica pode nos dizer sobre esses testes?

Qual é a história do uso de técnicas sísmicas para monitorar testes nucleares?

O uso do que é chamado de "sismologia forense" para detectar e identificar testes nucleares remonta quase ao nascimento das próprias armas nucleares. Em 1946, os EUA realizaram o primeiro teste subaquático de uma bomba nuclear no Atol de Bikini, no Oceano Pacífico. As ondas de choque criadas pela grande explosão foram captadas em sismômetros de todo o mundo, e os cientistas perceberam que a sismologia poderia ser usada para monitorar esses tipos de testes.

Em 1963, no auge da Guerra Fria, os testes nucleares foram movidos para o subsolo. As ondas sísmicas de testes subterrâneos são mais difíceis de detectar, porque o tremor sentido em distâncias tão longas é muito pequeno - apenas cerca de um milionésimo de centímetro.

Para medir as ondas de testes subterrâneos, cientistas desenvolveram instrumentos sismômetros mais sensíveis e começaram a instalar matrizes sísmicas, onde vários sismômetros são implantados a poucos quilômetros um do outro. Uma matriz sísmica é mais capaz de detectar as pequenas vibrações de uma fonte específica do que um único sismômetro, e também pode ser usado para calcular com maior precisão de onde as ondas vêm originalmente.

Em 1996, o Tratado Abrangente de Proibição de Testes (CTBT) foi aberto para assinaturas, com o objetivo de proibir todas as explosões nucleares. Para fazer cumprir este tratado, a Organização CTBT, com sede em Viena, está estabelecendo um Sistema de Monitoramento Internacional com mais de 50 estações de monitoramento sísmico para detectar testes nucleares em qualquer lugar da Terra.

Este sistema não usa apenas sismômetros. Os instrumentos de infra-som ouvem ondas sonoras de frequência muito baixa, inaudível ao ouvido humano, gerado por potenciais explosões nucleares na atmosfera; instrumentos hidroacústicos ouvem ondas sonoras viajando longas distâncias através dos oceanos geradas por explosões subaquáticas, e os detectores de radionuclídeos "farejam" gases radioativos liberados de um local de teste nuclear.

O que os monitores sísmicos procuram?

Qualquer tipo de terremoto ou explosão, sejam naturais ou artificiais, produz diferentes tipos de ondas de choque que viajam pela Terra e podem ser detectadas por sismômetros, que pode medir movimentos de solo muito pequenos. As ondas mais rápidas a chegar são as ondas primárias (ondas P), seguido por ondas secundárias (ondas S), que viajam profundamente pela Terra. Em seguida, vêm as ondas de superfície mais lentas, que causam a maior vibração sentida ao nível do solo, porque eles só se deslocam perto da superfície.

Os sismógrafos usam a diferença nos tempos de chegada dos diferentes tipos de onda para descobrir a que distância ocorreu um terremoto ou explosão, e quão profunda era sua fonte. Eles também podem medir o quão poderoso foi o terremoto (sua magnitude).

Como os sismólogos distinguem entre uma explosão e um terremoto?

Existem várias maneiras de fazer isso. Uma é medir a profundidade em que ocorreu o terremoto. Mesmo com tecnologia de perfuração moderna, só é possível colocar um dispositivo nuclear alguns quilômetros abaixo do solo; se um terremoto ocorrer a uma profundidade de mais de 10 km, podemos ter certeza de que não é uma explosão nuclear.

Estudos dos inúmeros testes nucleares que ocorreram durante a Guerra Fria mostram que as explosões geram ondas P maiores do que as ondas S quando comparadas com os terremotos. Explosões também geram ondas de superfície proporcionalmente menores do que ondas P. Os sismólogos podem, portanto, comparar o tamanho dos diferentes tipos de onda para tentar determinar se as ondas vieram de uma explosão ou de um terremoto natural.

Para casos como a Coreia do Norte, que realiza uma sequência de testes nucleares desde 2006, podemos comparar diretamente a forma das ondas registradas em cada teste. Como os testes foram todos realizados em locais a poucos quilômetros uns dos outros, as ondas têm um formato semelhante, diferindo apenas em magnitude.

O que a sismologia pode nos dizer sobre o teste mais recente?

Os dados sismológicos podem nos dizer se houve uma explosão, mas não se essa explosão foi causada por uma ogiva nuclear ou explosivos convencionais. Para a confirmação final de que uma explosão foi nuclear, temos que confiar no monitoramento de radionuclídeos, ou experimentos no próprio local de teste.

De forma similar, não podemos diferenciar explicitamente entre uma bomba de fissão nuclear e uma bomba de hidrogênio termonuclear, nem podemos dizer se uma bomba é pequena o suficiente para ser montada em um míssil, como afirma o governo norte-coreano.

O que podemos obter dos dados é uma ideia do tamanho da explosão. Isso não é simples, como a magnitude das ondas sísmicas e como elas se relacionam com o poder explosivo da bomba depende muito de onde exatamente o teste ocorreu, e quão profundo no subsolo. Mas, no caso deste último teste, podemos comparar diretamente a magnitude com os testes anteriores da Coréia do Norte.

Esta última explosão é consideravelmente mais poderosa do que o último teste do norte em setembro de 2016; o centro de monitoramento sísmico norueguês, NORSAR, estima uma explosão equivalente a 120 quilotons de TNT. Para comparação, as bombas lançadas sobre Hiroshima e Nagasaki em 1945 geraram explosões de 15 e 20 quilotons, respectivamente.

Quão confiável é a tecnologia?

Apesar das advertências acima, a sensibilidade aprimorada dos instrumentos disponíveis e o aumento do número de estações de monitoramento significam que agora existe uma rede muito confiável para detectar testes nucleares em qualquer lugar do planeta.

Mesmo que o Tratado de Proibição de Testes Abrangentes não esteja em vigor, a perícia científica daqueles que investigam tais eventos está sempre melhorando. O fato de agências de monitoramento no Japão e na Coréia do Sul terem confirmado este último teste em poucas horas mostra o quão impressionante ele pode ser.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.