Le esplosioni subacquee fatte esplodere dalla Marina degli Stati Uniti per testare la robustezza degli scafi delle navi hanno fornito ai sismologi un'opportunità di prova:quanto possiamo sapere di un'esplosione subacquea dai dati sismici e acustici che genera?
In uno studio pubblicato su Bollettino della Società Sismologica d'America , un team di ricercatori guidato da Ross Heyburn di AWE Blacknest nel Regno Unito ha confrontato i dati "verità sul terreno" disponibili dalla Marina sulla posizione, dimensione e profondità di queste detonazioni a stime ottenute da stazioni sismiche e sensori idroacustici.
Le esplosioni condotte al largo della costa della Florida offrono la possibilità di testare le capacità dell'International Monitoring System (IMS) della Comprehensive Test-Ban Treaty Organization, schierato per rilevare esplosioni segrete di test nucleari, dicono gli autori.
"Esplosioni subacquee di queste dimensioni in cui sono disponibili dati di verità sul terreno sono piuttosto rare, " ha detto Heyburn. Le stazioni IMS "registrano segnali da molti eventi subacquei, entrambi naturali, come terremoti, e artificiale, come i sondaggi con armi ad aria compressa. Però, i dati veritieri dalle fonti artificiali spesso non sono disponibili, e di solito qualsiasi esplosione sottomarina osservata è di dimensioni molto più piccole delle esplosioni della Florida."
I test di esplosione della Marina sono stati condotti nel 2001, 2008 e 2016 all'interno dell'area di prova Mayport della Marina, situato a 120 chilometri dalla costa di Jacksonville, Florida. Gli esperimenti hanno testato l'integrità dello scafo delle navi da combattimento costiere USS Jackson, la USS Milwaukee, la USS Winston Churchill e la USS Mesa Verde. Durante gli esperimenti, 10, Esplosioni chimiche da 000 libbre sono state rimorchiate dietro una nave che navigava a fianco delle navi da combattimento, per testare come gli scafi delle navi da combattimento hanno risposto alle onde d'urto prodotte dalle detonazioni vicine equivalenti a un peso della carica di TNT di circa 6759 chilogrammi.
Le esplosioni non hanno le dimensioni di un'esplosione di un test nucleare, ma sono molto più grandi di molte delle altre esplosioni subacquee che sono disponibili per lo studio, spiegò Heyburn. "Le esplosioni descritte nel documento sono molto più piccole di una tipica esplosione di un test nucleare che è tipicamente dell'ordine dei kilotoni in peso di carica equivalente di TNT, " ha detto. "Per confronto, le mine navali e le cariche di profondità antisommergibile in genere contengono cariche esplosive con pesi di carica equivalenti al TNT dell'ordine di centinaia di chilogrammi".
Heyburn e colleghi hanno analizzato i dati delle esplosioni raccolti dalle stazioni sismiche IMS in tutto il mondo e da una stazione idrofonica vicino all'isola di Ascension nell'Oceano Atlantico meridionale per i test nel 2008 e 2016. I ricercatori hanno utilizzato i dati sulla posizione forniti dalla Marina per diversi dei le esplosioni come un modo per migliorare l'accuratezza dei calcoli utilizzati per individuare l'epicentro delle esplosioni senza dati di verità a terra disponibili.
Precedenti ricerche sulle detonazioni nel Mar Morto e in altri siti di test subacquei hanno dimostrato che esiste una relazione tra la magnitudo locale di un'esplosione e il suo peso di carica. Dopo aver preso in considerazione la salinità dell'acqua di mare vicino alla Florida, Heyburn e colleghi sono stati in grado di modificare i calcoli del Mar Morto per stimare i pesi di carica della Marina dalle stime pubblicate di magnitudo locale per le esplosioni.
Le esplosioni sottomarine producono anche caratteristiche sismiche uniche che possono essere utilizzate per identificare la fonte. Una di queste caratteristiche degne di nota è l'impulso a bolle, la pulsazione subacquea generata dalla bolla di gas creata dall'esplosione mentre si espande e si contrae di dimensioni. I ricercatori sono stati in grado di identificare l'impulso della bolla nelle registrazioni sismiche, confermando che i segnali sismici erano il risultato di un'esplosione subacquea.
L'impulso della bolla non è stato osservato così chiaramente alla stazione idrofonica di Ascension Island, e Heyburn e colleghi suggeriscono che le acque poco profonde al largo della costa della Florida potrebbero aver distorto i segnali idroacustici dell'esplosione. "Questo ha dimostrato che sia i dati sismici che idroacustici possono essere importanti quando si analizzano i segnali delle esplosioni subacquee, " disse Heyburn.
