آزمایش هسته‌ای کره شمالی چگونه منطقه پونگی-ری را به کانون زمین‌لرزه تبدیل کرد؟
آزمایش هسته‌ای کره شمالی چگونه منطقه پونگی-ری را به کانون زمین‌لرزه تبدیل کرد؟
آخرین آزمایش هسته‌ای کره شمالی در سال ۲۰۱۷ ظاهراً با پایان انفجار تمام نشد. یافته‌های یک پژوهش تازه نشان می‌دهد این آزمایش زیرزمینی می‌تواند با تغییر توزیع تنش در پوسته زمین، گسل‌های اطراف کوه مانتاپ را برای سال‌ها فعال نگه داشته باشد. بررسی داده‌های لرزه‌ای ثبت‌شده در چین و کره جنوبی از سال ۲۰۰۸ تا ۲۰۲۵، وجود نزدیک به ۱۴۰۰ زمین‌لرزه کوچک را در اطراف محل آزمایش نشان داده است؛ رویدادهایی که بسیاری از آن‌ها آن‌قدر ضعیف بوده‌اند که بدون روش‌های پیشرفته تحلیل داده قابل شناسایی نبودند.
انفجاری که اثر آن سال‌ها ادامه پیدا کرد
در حالت معمول، پس از یک انفجار بزرگ زیرزمینی باید مجموعه‌ای از لرزش‌های کوچک در اطراف محل انفجار ایجاد شود. انفجار، سنگ‌های پیرامون را دچار شکستگی می‌کند و وضعیت تنش در محیط را تغییر می‌دهد. با گذشت زمان نیز انتظار می‌رود تعداد و شدت این رویدادهای لرزه‌ای کاهش پیدا کند. چنین الگویی در بسیاری از پدیده‌های لرزه‌ای دیده می‌شود و به همین دلیل دانشمندان انتظار مشابهی درباره آزمایش هسته‌ای سال ۲۰۱۷ کره شمالی داشتند.
اما داده‌های منطقه پونگی-ری داستان متفاوتی روایت می‌کنند. فعالیت لرزه‌ای پس از آزمایش نه‌تنها سریعاً فروکش نکرد، بلکه در سال‌های بعد افزایش پیدا کرد. حتی در سال ۲۰۲۵ نیز زمین‌لرزه‌های کوچک در نزدیکی کوه مانتاپ ثبت می‌شدند. برخی از این رویدادها در فاصله حدود ۲۰ تا ۳۰ کیلومتری از محل انفجار قرار داشتند. بنابراین پرسش اصلی پژوهشگران این است که چگونه یک انفجار که در چند لحظه رخ داده، می‌تواند زمینه فعالیت گسل‌ها را برای سال‌ها فراهم کند.
شش آزمایش در پونگی-ری
کره شمالی در فاصله سال‌های ۲۰۰۶ تا ۲۰۱۷، شش آزمایش هسته‌ای زیرزمینی را در مجموعه پونگی-ری انجام داد. این منطقه در نزدیکی کوه مانتاپ قرار دارد و به دلیل ساختار کوهستانی، برای آزمایش‌های زیرزمینی مورد استفاده قرار گرفته است. ششمین آزمایش که در سپتامبر ۲۰۱۷ انجام شد، بزرگ‌ترین آزمایش هسته‌ای کره شمالی در این مجموعه بود.
برآوردهای مختلف، قدرت این انفجار را حدود ۱۰۰ تا ۲۵۰ کیلوتن معادل TNT اعلام کرده‌اند. سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده نیز این رویداد را به شکل یک زمین‌لرزه با بزرگی حدود ۶٫۳ ثبت کرد. تقریباً هشت دقیقه پس از انفجار، رویدادی با بزرگی حدود ۴٫۱ رخ داد که پژوهشگران آن را احتمالاً با فروریختن حفره ایجادشده در زیر زمین مرتبط می‌دانند.
نکته قابل توجه این بود که در روزهای بلافاصله پس از آزمایش، شمار زیادی پس‌لرزه مشاهده نشد. حدود سه هفته بعد، فعالیت لرزه‌ای منظم‌تری آغاز شد و همین موضوع توجه دانشمندان را به خود جلب کرد.
بررسی دوباره داده‌های لرزه‌ای
در پژوهش جدید، گروهی به سرپرستی کوانگ-هی کیم از دانشگاه ملی پوسان و شینگلی فن از دانشگاه فناوری چنگدو، اطلاعات لرزه‌ای جمع‌آوری‌شده طی حدود ۱۷ سال را بررسی کردند. داده‌های مورد استفاده از ایستگاه‌های لرزه‌نگاری در چین و کره جنوبی به دست آمده بود؛ زیرا دسترسی مستقیم پژوهشگران خارجی به منطقه آزمایش کره شمالی امکان‌پذیر نیست.
یکی از چالش‌های مهم این تحقیق، شناسایی زمین‌لرزه‌های بسیار ضعیف بود. بسیاری از رویدادها بزرگی کمتر از ۲ داشتند و سیگنال آن‌ها در میان نویزهای طبیعی و مصنوعی محیط گم می‌شد. پژوهشگران برای حل این مشکل، شکل موج زمین‌لرزه‌های شناخته‌شده را به‌عنوان الگو به کار گرفتند و داده‌های ثبت‌شده را برای یافتن سیگنال‌های مشابه جست‌وجو کردند.
نتیجه این تحلیل، شناسایی نزدیک به ۱۴۰۰ رویداد لرزه‌ای در اطراف پونگی-ری بود. موقعیت مکانی صدها مورد نیز با دقت بیشتری تعیین شد. بررسی زمانی این رویدادها نکته‌ای غیرمنتظره را آشکار کرد: فعالیت لرزه‌ای پس از سال ۲۰۱۷ به‌تدریج بیشتر شده بود، در حالی که انتظار می‌رفت اثر انفجار با گذشت زمان کاهش پیدا کند.
گسل‌های پنهان زیر کوه مانتاپ
محل وقوع زمین‌لرزه‌های شناسایی‌شده نیز برای پژوهشگران اهمیت زیادی داشت. بخش قابل توجهی از رویدادها در امتداد دو نوار تقریباً موازی قرار گرفته بودند که جهت کلی آن‌ها شمال-شمال‌غربی بود. یکی از این نوارها احتمالاً امتداد گسلی است که چند دهه قبل در بخش جنوبی کوه مانتاپ شناسایی شده بود.
نوار دوم در سطح زمین نشانه آشکاری ندارد و همین موضوع احتمال وجود یک گسل پنهان در عمق را مطرح می‌کند. چنین ساختارهایی می‌توانند مدت‌های طولانی بدون ایجاد زمین‌لرزه محسوس باقی بمانند، اما اگر وضعیت تنش در اطراف آن‌ها تغییر کند، امکان فعال شدنشان وجود دارد.
پژوهشگران با استفاده از مدل‌های زمین‌شناسی و لرزه‌ای بررسی کردند که آیا تغییرات ناشی از انفجار می‌تواند چنین ساختارهایی را تحت تأثیر قرار داده باشد. نتایج مدل‌سازی نشان داد مناطقی که تراکم زمین‌لرزه‌ها در آن‌ها بیشتر است، با تغییرات قابل توجه تنش نیز ارتباط دارند.
انفجار چگونه می‌تواند گسل‌ها را فعال کند؟
توضیح اصلی مطالعه این است که انفجار هسته‌ای احتمالاً فقط یک حفره در زیر زمین ایجاد نکرده، بلکه شبکه‌ای از شکستگی‌ها را در سنگ‌های کم‌عمق اطراف نیز تحت تأثیر قرار داده است. این تغییرات می‌توانند بخشی از تنش موجود در پوسته را از یک بخش به بخش دیگر منتقل کنند.
اگر گسلی پیش از انفجار در شرایطی نزدیک به آستانه لغزش قرار داشته باشد، حتی تغییر نسبتاً محدود در تنش ممکن است آن را به حرکت وادار کند. در این حالت، زمین‌لرزه‌ها لزوماً بلافاصله پس از انفجار رخ نمی‌دهند و ممکن است فعال شدن آن‌ها به شرایط پیچیده زیرسطحی وابسته باشد.
ژیگانگ پنگ، لرزه‌شناس مؤسسه فناوری جورجیا که در این پژوهش حضور نداشته، توضیح می‌دهد که گسل‌ها ممکن است برای مدت طولانی ظاهراً آرام بمانند، در حالی که همچنان در وضعیتی نزدیک به لغزش قرار دارند. بنابراین یک تغییر کوچک در شرایط مکانیکی اطراف می‌تواند تعادل آن‌ها را برهم بزند.
چرا فعالیت لرزه‌ای این‌قدر طولانی شد؟
با وجود این توضیح، یک مشکل مهم باقی می‌ماند. اگر موج‌های لرزه‌ای ناشی از انفجار عامل مستقیم ایجاد زمین‌لرزه‌ها باشند، باید انتظار داشت بیشتر رویدادها در مدت کوتاهی پس از انفجار رخ دهند. این امواج تنها برای زمان محدودی در پوسته زمین حرکت می‌کنند و نمی‌توانند به‌طور مستقیم اثر خود را برای چند سال حفظ کنند.
از طرف دیگر، تغییرات استاتیک تنش ناشی از یک انفجار نیز معمولاً با افزایش فاصله از محل انفجار ضعیف‌تر می‌شوند. بنابراین مشاهده زمین‌لرزه در فاصله ده‌ها کیلومتری و چندین سال پس از آزمایش، توضیح ساده‌ای ندارد.
یکی از فرضیه‌های مطرح‌شده، نقش آب‌های زیرزمینی است. والتر مونی، ژئوفیزیک‌دان سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده، احتمال داده است که آب از مسیر شکستگی‌های ایجادشده یا گسترش‌یافته پس از انفجار حرکت کند و به تدریج فشار سیال را در اطراف گسل‌ها تغییر دهد.
افزایش فشار آب درون شکستگی‌ها می‌تواند اصطکاک مؤثر روی سطوح گسل را کاهش دهد و لغزش را آسان‌تر کند. چنین فرآیندی در برخی زمین‌لرزه‌های القایی مرتبط با فعالیت‌های انسانی نیز مورد توجه قرار گرفته است. با این حال، در مورد پونگی-ری هنوز شواهد مستقیمی برای اثبات این سازوکار در دست نیست.
نمونه‌های مشابه در فعالیت‌های انسانی
زمین‌لرزه‌های ناشی از تغییرات ایجادشده توسط انسان پدیده‌ای شناخته‌شده در علم لرزه‌شناسی هستند. تزریق پساب حاصل از استخراج نفت و گاز، عملیات معدن‌کاری، پر شدن مخازن بزرگ سدها و برخی پروژه‌های زمین‌گرمایی می‌توانند شرایط فشار و تنش زیرسطحی را تغییر دهند.
در چنین شرایطی، فعالیت انسانی الزاماً انرژی لازم برای ایجاد یک زمین‌لرزه بزرگ را مستقیماً تولید نمی‌کند. گاهی تغییر فشار یا تنش فقط همان محرکی است که یک گسل از پیش آماده را به لغزش می‌اندازد. منطقه کوه مانتاپ نیز ممکن است تا حدی رفتاری مشابه داشته باشد، با این تفاوت که محرک اولیه در اینجا یک انفجار هسته‌ای زیرزمینی بوده است.
ویژگی مهم دیگر، طولانی بودن اثر مشاهده‌شده است. در بسیاری از موارد زمین‌لرزه‌های القایی با تغییرات فشار یا تنش ارتباط نزدیکی دارند و روند آن‌ها به فعالیت انسانی وابسته است؛ اما در پونگی-ری، فعالیت لرزه‌ای سال‌ها پس از توقف آزمایش‌ها نیز ادامه یافته است.
محدودیت‌های تحقیق
نبود دسترسی مستقیم به خاک کره شمالی یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های این مطالعه محسوب می‌شود. پژوهشگران نمی‌توانند در محل مورد نظر ایستگاه‌های لرزه‌نگاری، تجهیزات سنجش فشار آب یا ابزارهای بررسی مستقیم گسل‌ها نصب کنند. به همین دلیل، آن‌ها مجبورند ساختار زیرزمینی منطقه را از روی داده‌های لرزه‌ای کشورهای همسایه، نقشه‌های قدیمی و مدل‌های زمین‌شناسی بازسازی کنند.
این محدودیت باعث می‌شود برخی از توضیحات ارائه‌شده همچنان در حد فرضیه باقی بمانند. برای مثال، مشخص نیست آب زیرزمینی تا چه اندازه در منطقه حرکت کرده یا آیا تغییر فشار سیال واقعاً با زمان وقوع زمین‌لرزه‌ها همخوانی دارد یا خیر.
پژوهشگران نیز تأکید کرده‌اند که هنوز نمی‌توان یک سازوکار قطعی برای فعالیت طولانی‌مدت گسل‌ها معرفی کرد. آنچه با اطمینان بیشتری می‌توان گفت، وجود ارتباط زمانی و مکانی میان آزمایش ۲۰۱۷ و افزایش فعالیت لرزه‌ای اطراف سایت است.
یافته‌های متفاوت در مطالعات دیگر
این تحقیق نخستین مطالعه‌ای نیست که فعالیت لرزه‌ای پونگی-ری را پس از آزمایش‌های هسته‌ای بررسی می‌کند. گروهی از دانشمندان چینی نیز پیش‌تر توانسته بودند صدها رویداد لرزه‌ای کوچک را که در داده‌های معمول ثبت نشده بودند، در فاصله سال‌های ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۴ شناسایی کنند.
با این حال، نتایج دو پژوهش در برخی جزئیات با یکدیگر تفاوت دارد. مطالعه قبلی نشانه‌هایی از جابه‌جایی تدریجی محل وقوع زمین‌لرزه‌ها به سمت سایت آزمایش گزارش کرده بود، در حالی که پژوهش جدید چنین روند مشخصی را مشاهده نکرده است.
این اختلاف الزاماً به معنی رد یکی از مطالعات نیست، زیرا روش‌های شناسایی، داده‌های مورد استفاده و محدوده بررسی می‌توانند بر نتیجه اثر بگذارند. در واقع، مقایسه داده‌های چند گروه پژوهشی می‌تواند به دانشمندان کمک کند تصویر دقیق‌تری از ساختار زیرزمینی منطقه به دست آورند.
آیا پونگی-ری هنوز فعال است؟
ثبت زمین‌لرزه‌های کوچک تا سال ۲۰۲۵ نشان می‌دهد منطقه اطراف کوه مانتاپ هنوز از نظر لرزه‌ای کاملاً آرام نشده است. البته وجود زمین‌لرزه‌های کوچک به‌تنهایی به معنای آماده شدن منطقه برای یک رویداد بزرگ‌تر نیست و نمی‌توان از این داده‌ها وقوع یک انفجار یا زمین‌لرزه مشخص در آینده را پیش‌بینی کرد.
اهمیت یافته‌ها بیشتر در شناخت پیامدهای بلندمدت انفجارهای زیرزمینی است. آزمایش هسته‌ای می‌تواند ساختار سنگ‌ها را در مقیاس محلی تغییر دهد و توزیع تنش را در محیط اطراف جابه‌جا کند. اگر این تغییرات با گسل‌های فعال یا مستعد لغزش تلاقی داشته باشند، پیامدهای لرزه‌ای ممکن است بسیار دیرتر از خود انفجار آشکار شوند.
تصویری تازه از پیامد آزمایش ۲۰۱۷
در مجموع، پژوهش جدید تصویری پیچیده‌تر از پیامدهای آزمایش هسته‌ای سال ۲۰۱۷ کره شمالی ارائه می‌کند. انفجار بزرگ پونگی-ری تنها یک رویداد چندثانیه‌ای نبوده است؛ داده‌های لرزه‌ای نشان می‌دهند محیط زمین‌شناسی اطراف کوه مانتاپ پس از آن وارد دوره‌ای طولانی از فعالیت‌های کوچک لرزه‌ای شده است.
نزدیک به ۱۴۰۰ زمین‌لرزه شناسایی‌شده، تمرکز برخی رویدادها در امتداد ساختارهای گسلی و افزایش تدریجی فعالیت پس از سال ۲۰۱۷، همگی نشان می‌دهند که اثر مکانیکی انفجار احتمالاً پیچیده‌تر از ایجاد یک حفره زیرزمینی بوده است. با این حال، هنوز نمی‌توان با قطعیت مشخص کرد که انتقال تنش، حرکت آب‌های زیرزمینی یا ترکیبی از چند فرآیند، عامل اصلی این فعالیت طولانی بوده است.
اهمیت این مطالعه در همین نکته نهفته است: برای درک کامل پیامدهای یک انفجار زیرزمینی بزرگ، بررسی چند روز یا چند ماه پس از حادثه کافی نیست. ممکن است پوسته زمین سال‌ها بعد نیز به تغییرات ایجادشده در همان رویداد پاسخ دهد. پژوهشگران برای روشن شدن این مسئله به داده‌های لرزه‌ای بیشتر، مدل‌سازی دقیق‌تر و شواهد مستقیم‌تری درباره ساختار و سیالات زیرزمینی منطقه نیاز دارند.
از نگاه زمین‌شناسی، این یافته‌ها اهمیت دیگری نیز دارند. انفجارهای زیرزمینی می‌توانند محیطی را که پیش از حادثه در تعادل نسبی قرار داشته، به سامانه‌ای پیچیده از ترک‌ها، شکستگی‌ها و گسل‌های تحت تنش تبدیل کنند. در چنین محیطی، پاسخ زمین الزاماً فوری و قابل مشاهده نیست و ممکن است به شکل مجموعه‌ای از رویدادهای بسیار کوچک و پراکنده ظاهر شود. همین رویدادهای کوچک برای پژوهشگران ارزش زیادی دارند، زیرا مانند نشانه‌هایی از وضعیت تنش در اعماق زمین عمل می‌کنند. اگر شبکه‌های لرزه‌نگاری حساس بتوانند این سیگنال‌های ضعیف را برای مدت طولانی ثبت کنند، امکان بررسی دقیق‌تر مسیر انتقال تنش و ارتباط میان شکستگی‌های ناشی از انفجار و گسل‌های طبیعی فراهم می‌شود. بنابراین ادامه پایش لرزه‌ای منطقه، حتی بدون انجام آزمایش جدید، می‌تواند اطلاعات مهمی درباره رفتار پوسته زمین پس از یک انفجار بزرگ در اختیار دانشمندان قرار دهد و به بهبود مدل‌های مربوط به زمین‌لرزه‌های القایی کمک کند.
این پژوهش در ژورنال Science منتشر شده و یکی از تازه‌ترین بررسی‌ها درباره پیامدهای لرزه‌ای آزمایش‌های هسته‌ای کره شمالی در منطقه پونگی-ری محسوب می‌شود.
https://farcoland.com/HfAXw4
کپی آدرس
