چگونه حسگرهای بمب اتم، نهنگ‌های آبی ناشناخته را پیدا کردند؟

از دهه ۱۹۹۰ شبکه جهانی از حسگرها، انفجارهای هسته‌ای غیرمجاز را تحت‌نظر دارد؛ اما همان‌طور که ریچارد فیشر در بی‌بی‌سی به این موضوع می‌پردازد، ساخت شبکه مذکور به دستاوردهای علمی غیرمنتظره‌ای مانند شناسایی گروه جدیدی از نهنگ‌های آبی کوتوله منجر شده است.

اگر سلاح‌های هسته‌ای وجود نداشت، نهنگ‌های آبی کوتوله را پیدا نمی‌کردیم. شاید بپرسید بمب اتم چه ارتباطی با نهنگ‌ها دارد؟ پاسخ در شبکه جهانی حسگرهایی نهفته است که در برخی از دورافتاده‌ترین مناطق جهان مستقر شده‌اند.

از دهه ۱۹۹۰، اپراتورهای شبکه مذکور در اتاق کنترلی در وین اتریش آزمایش‌های هسته‌ای مشکوک را تحت‌نظر داشته‌اند. اما در طول سال‌ها شبکه همچنین صداهای دیگری را در سراسر اقیانوس‌ها، زمین و اتمسفر ثبت و اکنون این اطلاعات کمک جالبی به علم کرده است.

داستان نحوه پیدا کردن نهنگ‌های آبی به دهه ۱۹۴۰ برمی‌گردد. در آن زمان، انسان‌ها متوجه شدند که می‌توانند قفل قدرت عظیم و وحشتناک اتم را باز کنند.

پس از آزمایش ترینیتی ایالات متحده و بمباران ژاپن، بی‌ثباتی و ترس به مدت چند دهه کشورهای جهان را فراگرفت، زیرا بسیاری از کشورها برای ساخت و آزمایش سلاح‌های هسته‌ای قوی‌تر وارد رقابت شدند.

پس از ۵۰ سال، کشورها قبول کردند که در رابطه با ساخت سلاح‌های هسته‌ای به شفافیت نیاز است. به‌منظور جلوگیری از تشدید تنش هسته‌ای، جهان به راهی نیاز داشت که بداند که آیا کشور سرکشی آزمایش‌های غیرمجاز انجام می‌دهد. بنابراین، در دهه ۱۹۹۰ تعدادی از کشورها پیمان منع جامع آزمایش‌های هسته‌ای (CTBT) را پذیرفتند.

سیستم نظارت بین‌المللی (IMS) که توسط سازمان CTBT در وین اداره می‌شود، با داشتن حسگرهایی در سراسر جهان فعالیت می‌کند و به بیش از ۳۰۰ مرکز در سراسر جهان افزایش یافته است که می‌تواند صدا، امواج شوک و مواد رادیواکتیو حاصل از انفجارهای هسته‌ای را تشخیص دهد. این سیستم شامل بیش از ۱۲۰ ایستگاه لرزه‌نگاری، ۱۱ میکروفون هیدروآکوستیک در اقیانوس‌ها، ۶۰ ایستگاه مادون صوت (برای دریافت نویزهای ناشنیدنی دارای فرکانس بسیار پایین) و ۸۰ آشکارساز گاز یا ذرات رادیواکتیو است.

بسیاری از تأسیسات در مکان‌های خلوت و نسبتاً دست‌نخورده ایجاد شده است. برای مثال، ایالات متحده ایستگاهی را در جزیره ویک در اقیانوس آرام اداره می‌کند که یکی از دورافتاده‌ترین و منزوی‌ترین جزایر مرجانی است. ایستگاه‌های دیگر را می‌توان در مناطقی همچون جنوبگان یافت. اگرچه تعداد کمی از آن‌ها مانند آرایه لرزه‌سنج در لاهیتاس تگزاس یا ایستگاه رادیونوکلید در ساکرامنتو کالیفرنیا اندکی به تمدن نزدیک‌تر هستند.

زایولی پرز کامپوس، مدیر بخش سیستم نظارت بین‌المللی CTBTO در اتریش می‌گوید توزیع گسترده حسگرها به این معنا است که اگر انفجار هسته‌ای در هر نقطه‌ای از زمین رخ دهد، اپراتورهای اتاق کنترل وین متوجه خواهند شد. او می‌گوید: «هرجا این اتفاق بیفتد، فناوری‌هایی برای تشخیص آن داریم. اگر آزمایش هسته‌ای زیرزمینی باشد، فناوری لرزه‌نگاری را برای شناسایی آن داریم. اگر آزمایش هسته‌ای زیر آب انجام شود، ایستگاه‌های هیدروآکوستیک را داریم. اگر آزمایش در اتمسفر انجام شود، سیستم مادون صوت را داریم. ایستگاه‌های رادیونوکلید نیز به ما اجازه می‌دهند مواد رادیواکتیو را تشخیص دهیم که درواقع مدرک قطعی است.»

زمانی که کره شمالی در دهه‌های ۲۰۰۰ و ۲۰۱۰ آزمایش سلاح‌های هسته‌ای را انجام داد، حسگرهای لرزه‌نگاری متعددی در سیستم نظارت بین‌المللی امواج حاصل از انفجارها را تشخیص دادند و تجزیه‌وتحلیل ایزوتوپ‌های رادیواکتیو در اتمسفر آن را تأیید کرد. این شبکه همچنین انفجارهای غیرهسته‌ای بزرگی مانند انفجار عظیم بندر بیروت در سال ۲۰۲۰ یا فوران آتشفشانی هونگا تونگا-هونگا هائاپائی را در ژانویه ۲۰۲۲ شناسایی کرده است.

اگرچه اخیراً شبکه هسته‌ای IMS چیزی بیش از انفجارهای بزرگ را کشف کرده است. در طول یک دهه گذشته، با آزاد شدن دسترسی به داده‌ها، پژوهشگران برای تشخیص رویدادهای خاص به IMS روی آوردند. در ماه ژوئن، صدها دانشمند در کنفرانسی در وین گرد هم آمدند تا یافته‌های خود را به اشتراک بگذارند.

پژوهشگران آلمانی نشان دادند که چگونه حسگرهای هیدروآکوستیک شبکه می‌توانند بر صداهای ناشی از کشتی‌ها را نظارت کنند، تیمی از ژاپن یافته‌هایی را درمورد نحوه استفاده از IMS برای مطالعه فعالیت‌های آتشفشانی زیر دریا ارائه دادند و پژوهشگران برزیلی درباره امواج فروصوت تولیدشده توسط شفق قطبی صحبت کردند. برخی دیگر تلاش برای تشخیص فروپاشی یخچال‌های طبیعی از راه دور توصیف کردند. پژوهشگران حتی نشان دادند که چگونه آشکارسازهای IMS شهاب‌سنگی بزرگ‌تر از ۱۰ سانتی‌متر را تشخیص دادند که وقتی در ۱۱ سپتامبر ۲۰۲۰ به اتمسفر برخورد کرد، امواج شوک تولید کرد.

نهنگ‌های آبی کوتوله (زیرگونه‌ای از نهنگ‌های آبی) زمانی پیدا شدند که پژوهشگران استرالیایی تصمیم گرفتند با استفاده از شبکه هیدروآکوستیک IMS صداهای اقیانوس را با دقت بیشتری گوش کنند.

پژوهشگران دانشگاه نیوساوت‌ولز استرالیا در سال ۲۰۲۱ صداهای جمعیت‌های مختلف نهنگ را در اقیانوس هند مرکزی تجزیه‌وتحلیل کردند.

چند سال پیش، صدای جدیدی معروف به «آواز چاگوس» در جزیره مرجانی دیه‌گو گارسیا در مجمع‌الجزایر چاگوس شنیده شده بود. در آن زمان، در اقیانوس هند پنج دسته نهنگ آبی و همچنین جمعیت‌هایی از نهنگ‌های اومورا شناسایی شده بودند؛ اما مشخص نبود صدای چاگوس به کدام دسته از نهنگ‌ها تعلق دارد (هر دسته از نهنگ‌ها آواز مخصوص خود را دارند).

شبکه IMS به پژوهشگران اجازه داد آواز چاگوس را در طول تقریباً دو دهه در مکان‌های مختلف اقیانوس از سریلانکا گرفته تا استرالیای غربی مطالعه کنند. آن‌ها با تجزیه‌وتحلیلی که انجام دادند، به این نتیجه رسیدند که صدای چاگوس به جمعیت جدیدی از نهنگ‌های آبی کوتوله تعلق دارد.

پیدا کردن گروه جدید نهنگ‌ها با توجه به اینکه آن‌ها بسیار کمیاب هستند، خبر خوبی بود. در قرن بیستم نهنگ‌های آبی به‌حدی شکار شدند که نزدیک بود منقرض شوند و از تعداد تخمینی ۲۳۹ هزار در دهه ۱۹۲۰ به چیزی حدود ۳۶۰ عدد در سال ۱۹۷۳ رسیدند.

معماران IMS شبکه تشخیصی خود را با این امید ساختند که جهان کمی امن‌تر شود. پرز کامپوس می‌گوید: «نکته‌ی شگفت‌انگیز برای من این است که این افراد باهوش به این نتیجه رسیدند که آزمایش‌های هسته‌ای برای بشریت خطر دارد و نه تنها پیمانی در جهت منع آن نوشتند بلکه فناوری‌هایی نیز برای نظارت بر آن اختراع کردند. این نمونه‌ای از استفاده از علم و فناوری برای اهداف خوب است.»

مؤسسان شبکه هم احتمالاً کل کاربردهای امروزی IMS را پیش‌بینی نکرده بودند. بیش از ۳۰۰ ایستگاهی که شبکه در اختیار دارد، در نهایت به شبکه‌ی شنودی برای کل زمین تبدیل شد.

درحال‌حاضر، در نقاط دورافتاده سرتاسر جهان حسگرهایی درحال نظارت بر صدا و امواج حاصل از فعالیت بشر و طبیعت هستند و این شامل خانواده‌ای از نهنگ‌ها می‌شود که آواز منحصر‌به‌فردی دارند. ممکن است نتوانیم این گروه از نهنگ‌ها را ببینیم، اما می‌توانیم آواز آن‌ها را بشنویم.