La Corée du Nord a fait exploser un engin nucléaire en 2017 équivalent à environ 250 kilotonnes de TNT, une nouvelle étude estime, créant une explosion 16 fois la taille de la bombe que les États-Unis ont fait exploser au-dessus d'Hiroshima, Japon, en 1945. La nouvelle évaluation de la taille de l'explosion de 2017 se situe dans la partie supérieure des fourchettes d'estimation précédentes.

L'essai de 2017 était d'un ordre de grandeur supérieur aux cinq essais souterrains précédents sur le site d'essai de Punggye-ri en Corée du Nord, selon la nouvelle étude de l'AGU Journal of Geophysical Research:Solid Earth . La nouvelle étude a pris en compte la géologie du site d'essai pour estimer la taille des explosions à partir d'enregistrements sismiques distants des explosions.

« De 2006 à 2016, la Corée du Nord a régulièrement augmenté la taille des événements, d'environ 1 kilotonne à environ 20 kilotonnes. Les tout premiers événements semblaient ne pas avoir très bien fonctionné, parce qu'ils étaient exceptionnellement petits. Et puis en un an, ils ont sauté jusqu'à 250 kilotonnes, " dit Thorne Lay, un sismologue à l'Université de Californie à Santa Cruz et un auteur de la nouvelle étude. "Ce qui est effrayant, c'est que c'était un si gros appareil."

La Corée du Nord teste des dispositifs nucléaires sous terre depuis 2006. L'essai nucléaire de 2017 a provoqué un séisme de magnitude 6,3, selon le US Geological Survey, et produit des ondes sonores enregistrées par des sismomètres du monde entier. Ces réverbérations sont des indices de la taille de l'explosion, mais déterminer la taille de l'explosion à distance sur la base d'enregistrements sismiques n'est pas simple, dit Lay, qui a siégé au comité d'examen sismique du centre d'application technique de l'Air Force chargé de conseiller sur les essais nucléaires pendant plus de 25 ans.

Caractéristiques inconnues des engins nucléaires, les sites d'essai et leur contexte géologique créent de grandes incertitudes dans les estimations de la taille de l'explosion. Les estimations scientifiques précédemment publiées de la taille du test de 2017 allaient de 30 à 300 kilotonnes. La communauté du renseignement américaine a estimé la taille de l'explosion à 140 kilotonnes selon un rapport de Le diplomate magazine.

Le renseignement américain applique généralement une plage d'incertitude d'un facteur de deux aux estimations rapportées. Un rendement déclaré de 100 kilotonnes, par exemple, inclurait la mise en garde qu'il pourrait être aussi petit que 50 kilotonnes ou aussi grand que 200 kilotonnes.

La nouvelle recherche place l'ampleur du test de 2017 dans une fourchette de 148 à 328 kilotonnes.

Steven Gibbons, un géophysicien du programme de sismologie des réseaux et de vérification des traités d'interdiction d'essai à NORSAR et un chercheur non affilié à la nouvelle étude, a déclaré que la nouvelle recherche détermine avec précision la taille relative des six tests effectués par la Corée du Nord de 2006 à 2016.

"Je pense que l'incertitude que les auteurs citent est une fourchette assez réaliste, " a déclaré Gibbons. " Les rapports entre les nombres exacts sont assez précis, donc si les Nord-Coréens nous le disaient, par exemple, que le deuxième tir d'essai en 2016 était exactement de 25 kilotonnes, nous pourrions calculer les autres avec précision à partir de celui-ci."

Connaître la taille des tests les uns par rapport aux autres est en soi une information utile, Gibbons a dit, démontrant des progrès constants dans le programme nucléaire de la Corée du Nord.

"En 2006, quand il y avait ce petit grondement, beaucoup de gens étaient assez dédaigneux que la Corée du Nord ait la technologie pour le faire correctement, mais je pense que d'après la progression que nous avons vue avec les augmentations de rendement, c'est un programme de développement d'armes très bien exécuté, " dit Gibbons. " Quand tu es arrivé en 2017, il ne fait aucun doute qu'il s'agit d'une arme incroyablement destructrice. Même à l'extrémité inférieure de ce rendement incertain, c'est une arme horrible."

Une explosion de 250 kilotonnes pourrait vraisemblablement être produite soit par une bombe à fission renforcée, soit par un modeste dispositif de fusion, Lay dit. La bombe à fission qui a explosé à Hiroshima a libéré une explosion équivalente à 15 kilotonnes de TNT en séparant les noyaux atomiques. Appareils de fusion, également appelées bombes thermonucléaires ou à hydrogène, tirent leur énorme pouvoir explosif de la combinaison de noyaux d'hydrogène pour former de l'hélium et peuvent en produire jusqu'à 50, 000 kilotonnes.

Incertitudes inhérentes

Les chercheurs disposaient d'informations sur la façon dont le son se déplace dans différents types de roche à partir de recherches antérieures. "Il y a des différences, en fonction des conditions de roche sur le site d'essai, à quel point le son est fort quand vous écoutez loin, " Lay a dit. " Ce serait différent dans le granit que dans disons, grès. Nous avons donc calibré en lançant des tests dans nos propres environnements rock diversifiés et en enregistrant juste à côté de la source. »

D'autres facteurs comme la profondeur de l'explosion, géométrie du tunnel d'accès, histoire tectonique de la région, and temperature and fluid content of the rock also influence the rate at which sound waves created by the explosion are dampened, Lay said. Only a tiny amount of the energy generated by the blast is converted to sound and travels away from the test site as seismic waves.

Because of North Korea's seclusion, details of the underground geology are not well known. The area experiences very few natural earthquakes that can reveal information about properties of the underlying rock. Researchers used satellite images and other information to estimate the type of rock at the North Korea test site.

The researchers used the explosions from the nuclear tests North Korea conducted beginning in 2006 to calibrate models of how much explosive force transferred to the rock at the test site and how the sound waves traveled through the planet.

The echo of the explosion off the surface of the test site distorts the sound recorded far away. The distortion is affected by the depth and size of the explosion. If the echo were not present, the outgoing sound from the six test explosions would be similar. The researchers used this idea to estimate the relative sizes of the bombs by finding a combination of depth and yield that compensated for the reflection of the sound from the surface.

"They've modeled what the reflection would look like for different yields and depths and solved for what the signal would look like if you didn't have to account for this returning wave. The most impressive thing in the paper for me is how similar these waveforms are. This is what gives me confidence that they've done a good job, " Gibbons said.

Rebooting cold war strategies

The new study revived modeling strategies developed in the early 1980s to resolve suspicions that the Soviet Union had cheated on the Treaty on the Limitation of Underground Nuclear Weapon Tests by testing bombs larger than the 150-kiloton size threshold for testing they agreed to in 1974.

The treaty had been signed but not ratified by the U.S. Senate. The Regan Administration publicly aired intelligence concerns that Russian tests exceeded the size threshold, because observed sound waves produced by the tests were bigger than known test shots at the U.S.'s Nevada test site.

But seismologists believed the signals from the Soviet tests were bigger because they transmitted through the earth more efficiently.

"The mantle under the Nevada test site is very hot and has processes that dampen down the sound. It is very different from the former Soviet test site in Kazakhstan, where the rock under the test site is old and cold and transmits sound very efficiently, without much loss, " Lay said.

During negotiations for the 1987 Intermediate-Range Nuclear Forces (INF) Treaty, U.S. and Soviet scientists travelled to the test sites in Nevada and Kazakhstan and conducted joint tests. Measurements at the test sites confirmed geologists' methods for estimating the extra dampening effect in Nevada compared to the Soviet test site.

The new study applied some of the same methods validated in the 1980s to the North Korean tests.

"The methods were nothing particularly new. The difference is that the quality and availability of the data is much better now than 40 years ago, " Lay said.

Gibbons said the new study's results are likely as close as scientists outside North Korea could to the true size of the nuclear tests without data from the test sites. "I think the authors have pushed it to the limits with this paper. I would be surprised if we can get tighter constraints on the absolute yield without additional information, " il a dit.