Des chercheurs du Lawrence Livermore National Laboratory ont calculé les tenseurs de moment pour 130 explosions nucléaires souterraines et 10 explosions chimiques qui ont eu lieu sur le site d'essai de la sécurité nationale du Nevada.

Souvent représenté graphiquement pour ressembler à un "ballon de plage rayé, Les " tenseurs de moment " sont essentiellement un concept mathématique utilisé pour décrire les forces qui entraînent les tremblements de terre, " a déclaré Andrea Chiang, co-auteur de la nouvelle étude publiée dans le Bulletin de la Société sismologique d'Amérique .

Au lieu des forces le long d'une faille sismique, les solutions du tenseur des moments calculées par Chiang et Michael Pasyanos représentent les forces d'implosion, l'explosion et l'effondrement survenus lors des essais souterrains. Ces calculs, les chercheurs montrent, peut être utilisé pour distinguer les explosions des tremblements de terre, et estimer le rendement des explosions.

Pasyanos et Chiang ont déclaré que la compilation d'une vaste base de données de solutions de tenseurs de moment pour cet ensemble unique d'explosions soigneusement documentées serait utile pour les chercheurs chargés de la surveillance des explosions. Leur ensemble de données reflète les explosions nucléaires sur le site de 1970 à 1992, et explosions chimiques de 1993 à 2019.

« En raison du moratoire sur les essais nucléaires, il est plus important que jamais d'analyser les données existantes, ", a déclaré Pasyanos. "Nous espérons que cet ensemble de données pourra être utilisé par d'autres membres de la communauté pour tester, valider et améliorer les méthodes."

Autrefois, les solutions de tenseur de moment étaient moins utiles pour la surveillance des explosions que l'analyse des tremblements de terre en raison des hypothèses formulées dans les équations, telles que l'ignorance de tout changement de volume au cours de l'événement, qui ont contourné l'importante physique des explosions. Plus récemment, les travaux de Chiang et d'autres ont affiné ces équations pour inclure ce type de variable.

Dans certains tests préliminaires, les chercheurs ont pu utiliser des aspects des solutions du tenseur de moment du Nevada pour classer les événements sismiques en tremblements de terre ou en explosions. Ils ont également testé si le moment - une combinaison de force, le glissement et la zone de rupture de faille que les sismologues utilisent pour déterminer la taille du tremblement de terre pourraient être utilisés pour déterminer le rendement d'une explosion.

"Nous pensons en tant que communauté que le moment et la magnitude du moment sont en quelque sorte un meilleur paramètre de quantification pour un tremblement de terre, par exemple, donc la question naturelle est, est-ce également meilleur pour l'estimation du rendement ?", a déclaré Pasyanos.

L'étude suggère que le moment ne se traduit pas toujours directement en rendement, mais est compliquée par le type de roche entourant l'explosion, comme l'ont également indiqué des études antérieures.

"Si l'explosion se produit dans une roche solide, qui se couplera bien et produira un moment sismique élevé, " expliqua Pasyanos. " Si c'est dans la roche faible, une explosion de même taille se couplerait mal, et vous obtiendriez un moment sismique plus petit pour le même rendement."

Les enregistrements de l'explosion du Nevada sont un mélange de données analogiques et numériques, et l'étude souligne l'importance de préserver les ensembles de données sismiques pour les analyses futures, notent les chercheurs. Dans de nombreux cas, il peut s'agir d'une course contre la montre pour conserver des données sur des supports qui se dégradent physiquement ou ne peuvent plus être lus avec les technologies actuelles, ou un effort fastidieux pour lire et numériser des documents papier.

Chiang a également souligné l'importance des personnes qui travaillaient sur les réseaux sismiques, et les détails qu'ils peuvent apporter sur les stations et les instruments, dans l'analyse des enregistrements sismiques passés. « Il est important de préserver leurs connaissances aussi, " elle a dit.