Confrontando due misure di magnitudo per eventi sismici registrati localmente, i ricercatori possono dire se l'evento è stato un piccolo terremoto o un'esplosione chimica sepolta a fuoco singolo.

Le scoperte, pubblicato in Bollettino della Società Sismologica d'America , dare ai sismologi uno strumento in più per monitorare le esplosioni nucleari, esplosioni particolarmente a basso rendimento che vengono rilevate utilizzando stazioni sismiche che si trovano a 150 chilometri (circa 93 miglia) o meno dal luogo dell'esplosione.

I sismologi usano una varietà di metodi per distinguere i terremoti dalle esplosioni, come analizzare il rapporto tra le onde P (che comprimono la roccia nella stessa direzione del movimento di un'onda) e le onde S (che spostano la roccia perpendicolarmente alla direzione dell'onda). Però, metodi come il rapporto delle onde P/S non funzionano altrettanto bene per eventi di magnitudo 3 o inferiore, rendendo essenziale lo sviluppo di altre tecniche di discriminazione, ha detto Keith Koper, sismologo dell'Università dello Utah. Gli scienziati hanno discusso, ad esempio, se un piccolo evento sismico verificatosi il 12 maggio 2010 in Corea del Nord sia stato un terremoto naturale o un terremoto indotto da un'esplosione nucleare a basso rendimento.

Il nuovo studio esamina la differenza tra le misurazioni della magnitudo locale (ML) e della magnitudo della durata della coda (MC). magnitudo locale, a volte indicato come magnitudo Richter, stima la magnitudo in base all'ampiezza massima delle onde sismiche rilevate. La magnitudo della durata di Coda si basa sulla durata di un treno di onde sismiche e sulla lunghezza risultante del sismogramma che produce.

Capodistria e i suoi studenti si sono imbattuti nella potenziale utilità di questo confronto in uno dei suoi seminari di laurea circa quattro anni fa, mentre gli studenti si esercitavano a programmare e confrontare diversi tipi di grandezze. "Si è scoperto che quando si osservavano queste differenze di grandezza, c'era uno schema, " ha detto. "Tutti questi terremoti nello Utah che sono associati all'estrazione del carbone hanno una magnitudo coda maggiore, con sismogrammi più lunghi del normale."

Rispetto ai terremoti naturali, gli eventi sismici causati dall'attività umana tendono ad avere un MC maggiore di ML, i ricercatori hanno concluso in un articolo del 2016. Eventi sismici molto superficiali hanno un MC più grande di eventi sepolti più profondi, hanno trovato, pur rilevando che la maggior parte delle attività umane che inducono terremoti si svolgono a basse profondità nella crosta, rispetto alle origini più profonde dei terremoti naturali.

I risultati hanno suggerito che la differenza ML-MC potrebbe essere utile per rilevare esplosioni nucleari a livello locale, ma le molteplici detonazioni in un'operazione di estrazione del carbone, sparsi nello spazio e nel tempo, produrre una firma sismica diversa rispetto al singolo colpo compatto di un'esplosione nucleare.

Per testare ulteriormente il metodo di discriminazione, i ricercatori hanno cercato "esplosioni che erano migliori proxy, compatto, e non le tipiche esplosioni industriali, " ha detto Capodistria.

Nello studio BSSA, Koper e colleghi hanno applicato la differenza ML-MC a tre esperimenti negli Stati Uniti occidentali che hanno registrato dati su reti locali da esplosioni di fuoco singolo sepolte e terremoti naturali:il Bighorn Arch Seismic Experiment (BASE) del 2010 nel Wyoming settentrionale, l'esperimento di imaging Magma Under St. Helens (iMUSH) nello Stato di Washington dal 2014 al 2016, e le esplosioni di fase I del Source Physics Experiment (SPE) in Nevada dal 2011 al 2016.

Il metodo è stato in grado di separare con successo le esplosioni dai terremoti naturali nei dati di tutti e tre i siti, i ricercatori hanno scoperto, confermando che sarebbe potenzialmente utile per identificare piccole esplosioni nucleari sotterranee in luoghi coperti solo da una rete sismica locale.

Oltre la sismologia delle esplosioni, il metodo potrebbe anche aiutare a identificare e analizzare altri terremoti che hanno sorgenti poco profonde, compresi alcuni terremoti indotti da attività umane come il recupero di petrolio e gas, ha detto Capodistria.