Das Ende der nuklearen Geheimhaltung? Unterirdische Waffentests "jetzt mit 99% Genauigkeit nachweisbar"

Jüngste Fortschritte haben es Wissenschaftlern ermöglicht, unterirdische Kernwaffentests mit 99% Genauigkeit zu erkennen, was die weltweiten Sicherheitsüberwachungsfähigkeiten erheblich verbessert. Diese Methode, die Kernexplosionen effizient von natürlichen seismischen Ereignissen unterscheidet, stützt sich auf bestehende seismische Daten und unterstützt die Durchsetzung internationaler Überwachung gegen heimliche Kernwaffentests. (Künstlerische Darstellung.) Credit: SciTechDaily.com

Dank eines bedeutenden wissenschaftlichen Durchbruchs in den Erkennungsmethoden könnten geheime unterirdische Kernwaffentests obsolet werden.

Ein Team von Erdwissenschaftlern und Statistikern gibt an, jetzt mit 99-prozentiger Genauigkeit feststellen zu können, ob eine solche Explosion stattgefunden hat. Dies ist eine Steigerung von 82 Prozent und basiert auf einem Datensatz bekannter Tests in den USA, so die neue in der Geophysical Journal International veröffentlichte Studie. Bisher war es schwierig, zwischen Kernexplosionen und anderen seismischen Quellen, wie etwa natürlichen Erdbeben oder vom Menschen verursachtem Lärm über dem Boden, zu unterscheiden.

„Die Explosion geht los und all diese Energie strahlt aus, die mit Seismometern gemessen werden kann", sagte der leitende Autor Dr. Mark Hoggard von der Australian National University (ANU). „Das wissenschaftliche Problem ist also, wie können wir zwischen dem und einem natürlichen Erdbeben unterscheiden?“

Dies war ein Problem vor sieben Jahren, als mehrere der bestehenden Methoden zur Identifizierung von unterirdischen Kernexplosionen nicht feststellen konnten, dass Nordkorea einen solchen Test durchgeführt hatte.

Der geheimnisvolle kommunistische Staat bestätigte später, dass er erfolgreich eine Waffe mit einer Kraft von zwischen 100-370 Kilotonnen getestet hatte. Zum Vergleich: Eine 100-Kilotonnen-Bombe ist sechsmal leistungsfähiger als die, die die USA 1945 auf Hiroshima abgeworfen haben.

Nordkorea ist das einzige Land, von dem bekannt ist, dass es im 21. Jahrhundert einen unterirdischen Kernwaffentest durchgeführt hat, aber Satellitenbilder zeigten im letzten Jahr, dass Russland, die USA und China in den letzten Jahren alle neue Einrichtungen auf ihren Kernwaffentestgeländen gebaut haben.

Obwohl es keine Anzeichen dafür gibt, dass die drei Supermächte planen, solche Experimente wieder aufzunehmen, hat der Krieg in der Ukraine die globale Sicherheitslage ungewiss gemacht.

„Durch die Verwendung einiger überarbeiteter Mathematik und einer fortschrittlicheren statistischen Behandlung haben wir die Erfolgsrate der Klassifizierung von 82 Prozent auf 99 Prozent für eine Serie von 140 bekannten Explosionen in den USA verbessern können", sagte Dr. Hoggard. „Die Atomtests in den USA wurden hauptsächlich in Nevada - in der Wüste - durchgeführt, und es gibt eine gründliche seismische Aufzeichnung all dieser Tests, so dass sie einen wirklich hilfreichen Datensatz liefert. Unsere neue Methode identifiziert auch erfolgreich alle sechs in Nordkorea von 2006 bis 2017 durchgeführten Tests.“

Dr. Hoggard sagte, es könnte noch immer Fälle von heimlichen unterirdischen Kernwaffentests in einigen Teilen der Welt geben, und die schiere Menge an Erdbeben mache es schwierig, jedes Ereignis zu untersuchen, um festzustellen, ob es verdächtig ist oder nicht.

Ein Diagramm zeigt 140 Explosionen und 1.149 von Forschern analysierte Erdbeben. Es deckt Explosionen auf, die zuvor fälschlicherweise als Erdbeben identifiziert wurden (rote Diamanten) und Erdbeben, die fälschlicherweise als Atomsprengungen eingestuft wurden (grüne Diamanten). Credit: ANU

„Dies macht effektive Methoden wie unsere umso wichtiger", fügte er hinzu. „Es erfordert auch keine neue Ausrüstung - man muss keine Satelliten oder dergleichen hochfahren, wir verwenden einfach Standard-Seismikdaten.“

Dr. Hoggard bezeichnete das Modell als „ziemlich schnell", was es „mehr oder weniger geeignet für Echtzeitüberwachung" mache.

Die Forschung wurde von einem Team von Erdwissenschaftlern und Statistikern durchgeführt, die an der ANU und dem Los Alamos Regierungsforschungslabor in den USA arbeiten.

Sie sagen, der neue Ansatz „bietet eine Möglichkeit, schnell die Wahrscheinlichkeit zu beurteilen, dass ein Ereignis eine Explosion ist.“

Das mathematische Modell wurde entwickelt, indem die physischen Unterschiede im Muster der Gesteinsverformung an der Quelle von Kernexplosionen und Erdbeben analysiert wurden, wodurch Experten feststellen können, zu welchem seismischen Ereignis ein aufgezeichneter Lärm eher gehört.

Internationale Bemühungen verlagerten sich auf die Überwachung von signifikanten seismischen Wellen nach der Kubakrise und dem Teilweisen Teststoppabkommen für Kernwaffen in den 1960er Jahren, das die Erprobung von Kernwaffen nur noch unterirdisch zuließ.

Das Abkommen wurde eingeführt nach jahrelangen umweltschädigenden Experimenten an der Oberfläche und/oder unter Wasser. Diese verschmutzten viele Orte und führten in einigen Fällen zu katastrophalen Mengen radioaktiven Niederschlags.

Aber die neue Überwachung, die es erforderte, brachte ihre Herausforderungen mit sich - vor allem, wie man zwischen Kernexplosionen und anderen seismischen Quellen unterscheiden kann.

It has taken more than six decades, but the scientists behind the new research believe their innovative method could now make this a lot easier for groups such as the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization (CTBTO), which is tasked with international surveillance of nuclear testing.

Dr Hoggard said his team’s mathematical model would be “another tool in CTBTO’s armory for detecting any potential underground tests that are conducted in secret.”

He added: “A ban on all future tests is unlikely given that several major nations remain unwilling to ratify the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty. Well-supported monitoring programs are therefore critical for ensuring that all governments are held accountable for the environmental and societal impacts of nuclear weapons testing.”