地球の上層大気は高感度の爆発検知器です

科学者らは、地上100キロメートル上層大気圏の電離層での小規模な爆発の波及効果を検出した。 この結果は、リモート センシング技術を使用して、自然または人間による爆発現象を以前よりも数百倍小さい規模で監視できることを示唆しています。 「それは私にとって大きな驚きでした」と、この研究には関与していないオレゴン州立大学の測地学者、ジヘ・パークは言う。 「本当に賢いですね。」

大気の電離領域、つまり電離層は、オーロラが発生する場所として最も有名です。オーロラは、太陽からの荷電粒子が原子に衝突して発光するときに発生します。 しかし、下から湧き上がる大規模な爆発も電離層を混乱させる可能性があります。 2022 年、南太平洋のフンガ・トンガ・フンガ・ハアパイ火山の噴火により、電離層に波紋が生じ、それが数千キロ離れた場所でも検出されました。 1979年、イスラエルと南アフリカの核実験の疑いに関連する電離層の擾乱が、プエルトリコの今はなきアレシボ電波望遠鏡によって検出された。

どちらの爆発も、人間の聴覚には低すぎる超低周波音の波を発生させ、長距離に伝播して電離層に振動を引き起こす可能性があります。 電離層の荷電粒子で反射するように調整されたレーダービームが振動層を検出した。

しかし、この技術は主に、1キロトンのTNT火薬よりも強力な爆発に限定されている。 (1945 年に日本の広島に投下された核爆弾は約 15 キロトンでした。)現在、研究者らはわずか 1 トンの TNT の実験的爆発を検出することに成功したと報告しています。 この研究を主導した空軍研究所の物理学者ケネス・オーベンバーガー氏は、「それらの出来事が見えるだけでなく、私が予想していたよりもはるかに鮮明だ」と語る。 この結果は今月、地球宇宙科学誌に掲載された。

オーベンバーガー氏らは、2022年3月にニューメキシコ州で起きた2回の1トン爆発の影響を観察することに着手した。 チームのレーダー探知機は、電離層の E 層（上空 100 キロメートルの領域）で反射する波を測定するように設計されていました。 彼らは爆発後6分以内にそれぞれの爆発の兆候を検出した。

オーベンバーガー氏は、この技術を使えば、人為的な小規模な爆発や、他の方法では検出が難しい太平洋の遠隔地での火山噴火の監視にも使用できる可能性があると述べている。 同氏は、この技術が今になってようやくその可能性を示し始めた理由は、電離層が遠く離れているためだと説明する。 「私たちが『無知領域』と呼ぶものに衝撃波を送っているんです」と彼は言う。

Park氏は、この技術の解像度が向上すれば、火山の噴火だけでなく、津波や地滑り、その他の災害を引き起こす可能性のある地震に関連する電離層の擾乱の検出が容易になるだろうと述べている。 「津波警報システムのような早期警報システムに使えます」と、全地球測位衛星を使って北朝鮮の核実験やその他の事象による電離層の乱れを検知してきたパク氏は言う。

他に考えられる用途は惑星科学かもしれません。 オーベンバーガー氏によると、厚い雲が地表を覆い隠している金星のような世界では、周回中の宇宙船に搭載された電離層レーダーが、目に見えない噴火や地震を遠隔から検知できる可能性があるという。

3月に発表された金星の火山活動の最近の発見を考慮すると、「より小規模な火山活動が見られるかもしれない」とセントルイスのワシントン大学の惑星科学者ポール・バーンは言う。 「これはまさに、宇宙船の技術者が将来のミッションに組み込むことを検討してくれることを私が望んでいる種類のものです。」

オーベンバーガー氏は当面、研究を地球に根付かせたいと考えている。 電離層は年間を通じて変化するため、同氏はさまざまな季節にこのアプローチをテストする予定だという。 「私が本当にやりたいことは、火山の隣に設置することです」と彼は言います。 「それは本当に楽しいでしょうね。」