人们常说世界很小，但只有到特里·华莱士的办公室里，他们才真正了解世界有多小。在一个最近的早晨，图森的仙人掌正在发芽，章鱼草盛开，而华莱士正在窃听8000英里之外的一次地震扰动。他在亚利桑那大学的电脑通过互联网同时监控着全球500个地震台站，如果有什么特殊原因，它们还可以连接到数百个更多的台站——就像今天早上一样。
世界上最先进的地震仪，Streckiesen STS1，利用电子反馈来测量小至几微米、短至毫赫兹的振动。一个钟形罩将该机构与大气压力变化隔离开来。
《华盛顿邮报》上出现了一份报告，称中国可能在中国西部罗布泊试验小型核弹。因此，华莱士将他办公室的终端连接到吉尔吉斯斯坦（一个与中国接壤的前苏联加盟共和国）的一个阵列，以防万一。
上午10:30左右，果然发生了什么。一阵猛烈的震动使华莱士屏幕上的线条剧烈抖动起来。
“我们这里有情况，”华莱士说，语气中带着一丝难以置信。几分钟内，他就在电脑屏幕上显示出一张地图，上面阿富汗-巴基斯坦边境处有一个鲜红的点。“我们刚才看到的事件发生在这里，”他说。“震级约为4.5级。这绝对是一次地震。”不是爆炸，不是国际事件，但仍然是一次相当大的震动，许多在阿富汗东部的人都注意到了。
以及亚利桑那州的一位人士。
对华莱士来说，这是一件例行公事，很快就会被遗忘。作为美国顶级的地震侦探，他对地震的兴趣不及人为震动：飞机失事、工业爆炸、恐怖炸弹。大多数时候，它们在里氏震级上记录的震动相当低，公司或政府往往不希望任何人知道它们。但特里·华莱士很可能无论如何都会发现。在一个像我们这样小而互联的星球上，要对一位优秀的地震学家保守秘密很难。
今年八月是华莱士最重要的案件一周年纪念日，那是一场登上全球报纸头版的灾难。对华莱士来说，它始于一个清晨，他安静地查看了前一天的地震图。与地震无关的地震事件大约每隔一天就会出现。它们的来源范围从陨石撞击到航天飞机的音爆，但很难将它们与地球的自然裂缝和呻吟区分开来——每周大约有200个4级事件和2000个3级事件。为了缩小范围，华莱士通常首先查看已知热点——例如，距离已知核试验场100英里以内。
去年8月12日（星期六），巴伦支海北极圈以北90英里处发生了一次地震，地震波抵达挪威、芬兰和俄罗斯的地震台阵。华莱士周一早上首次看到地震记录时，没有理会：巴伦支海在政治上过于平静，不值得他关注。但在5000英里之外，地震学家弗罗德·林格达尔（Frode Ringdal）重新审视了它。据早间新闻报道，俄罗斯强大的核潜艇“库尔斯克”号在军事演习中发生事故，受损。现在它搁浅在巴伦支海底350英尺的冰冷水下，船上有118名水手。林格达尔是挪威谢林（Kjelling）NORSAR数据中心的科学主任，他立即开始寻找明显的地震信号。他表示，他立刻发现了巴伦支海异常的波浪爆发。尽管如此，巴伦支海地震的时间与报道不符，报道称事故发生在周日而非周六。
在俄罗斯，水兵家属想知道他们的儿子和丈夫是否还活着。在挪威等邻国，人们想知道潜艇的两座核反应堆是否爆炸或释放了放射性物质。但俄罗斯官员犹豫不决，百般阻挠。总统弗拉基米尔·普京当时正在黑海度假，显然认为这起事件不值得打断他的假期。与此同时，官员们提出了各种设想。他们声称已与船员取得联系，船员还剩下72小时的氧气。他们猜测“库尔斯克”号撞上了二战时期的旧水雷、搁浅或与一艘身份不明的外国潜艇相撞。
1989年10月31日，亚利桑那州图森市记录了三种地震事件。上：图森市南部一座铜矿发生硝酸铵爆炸，强度相当于5万磅TNT。中：内华达州霍尔尼托试验场发生核爆炸，当量相当于2万至10万吨TNT。下：南加州发生里氏4.4级地震。
外国潜艇理论巧妙地将责任推给了昔日的冷战敌人，俄罗斯官员数周以来一直坚持这一说法。直到10月29日，俄罗斯海军总司令弗拉基米尔·库罗耶多夫海军上将仍表示，他“八成确定”事故是由碰撞造成的，并承诺在11月5日前指明“凶手”。这一天过去了，没有宣布，但11月8日，副总理伊利亚·克列巴诺夫重申，有“确凿的视觉证据”表明发生了碰撞，包括沉没潜艇侧面的一个大凹痕和长长的划痕。
在此期间，甚至在普京总统从假期回来之前，华莱士就已经建立了一个专门分析库尔斯克号事故地震情况的网站。数百名急于获取信息的俄罗斯人链接到这个网站。事故发生一周内，华莱士就查清了到底发生了什么。
华莱士于8月14日首次听到事故消息时，他调取了NORSAR以及俄罗斯和芬兰台站的地震数据。巴伦支海地震活动罕见，那个周末也没有记录到其他地震。因此，周六的爆炸——林格达尔最初估计为3.5级，华莱士后来修正为4.2级——显得像汽车警报一样显眼。信号在不同时间到达各个地震台站，因为每个台站与爆炸源的距离不同，因此华莱士能够三角定位爆炸源。它正好在库尔斯克号据报失事的位置。更多的秘密很快浮出水面。当华莱士同步并结合五个台站的地震波时——这个过程称为波束形成——随机的声音相互抵消，真实的地震信号相互增强。一点一点地，一个前兆事件从背景中脱颖而出。它发生在主要灾难前135秒，规模是主要灾难的1/250。但这两个事件产生了几乎相同的地震波。
当水下物体爆炸时，会产生一个热气泡。气泡升到水面时，每秒会多次变大变小。这会产生一种被称为气泡脉冲的声波模式。通过多年的海上石油勘探和核弹试验经验，地震学家已经非常擅长探测气泡脉冲。
那个星期六上午11:30地震仪接收到的信号是气泡脉冲的完美范例——就像一支巨型管弦乐队奏出的雷鸣般和弦。和弦中最低的音，每秒1.5个循环，比中央C低七个八度——远远低于人类听觉阈值。但地震仪听得清清楚楚。世界上没有其他任何事物——不是碰撞，不是地震，甚至不是来自外太空的陨石——能产生那种信号。“库尔斯克”号是在爆炸中沉没的。
最终，华莱士将地震证据与新闻报道相结合，勾勒出了“库尔斯克”号沉没前的最后时刻。他与亚利桑那大学的基思·科珀以及洛斯阿拉莫斯国家实验室的斯蒂芬·泰勒和汉斯·哈策共同在《地球物理学报》(Eos)上发表了一篇分析报告。
8月12日早上，“库尔斯克”号一直在水面附近航行。据一些消息来源称，事故发生前不久，潜艇向其指挥舰“彼得大帝”号发出了一份加密无线电信息，显然是请求发射鱼雷或巡航导弹的许可。回复是：dobro，即“好”。那是潜艇发出的最后一条信息。几分钟后，鱼雷或其易燃液体推进剂爆炸，威力相当于150公斤TNT，产生了两次地震脉冲中较小的一次。
“库尔斯克”号的爆炸在巴伦支海引发了地震波，并传入斯堪的纳维亚半岛，20多个地震台站接收到了这些波。
制图：马特·赞格，基于基思·D·科珀和特里·C·华莱士/亚利桑那大学，以及斯蒂芬·R·泰勒和汉斯·E·哈策/洛斯阿拉莫斯国家实验室的数据
来自挪威北部ARCES站的地震图显示地面在三个方向上摇晃。从上到下：上下、南北、东西。测量单位为厘米/秒。
接下来的两分钟，“库尔斯克”号上一定一片混乱。无线电和声纳中心位于九个舱室中的第三个，似乎立即被摧毁了，因为没有收到求救信号。火灾席卷了潜艇前部。船体被撕裂，水涌入。在动力受损的情况下，潜艇轻轻地向下俯冲。然后情况变得更糟。
当潜艇触底，深度在280至350英尺之间时，几枚鱼雷或其推进剂同时爆炸，威力相当于三到七吨TNT。华莱士起初认为全体船员一定当场死亡：“如果你在300英尺外，压力足以把你的皮肤撕下来，”他说。但当俄罗斯潜水员终于在十月底登上潜艇时，他们发现第九舱的一些水手在爆炸中幸存下来，大概是因为这个舱室在更大的爆炸发生前已经被密封。一名水手，中尉舰长德米特里·科列斯尼科夫，在黑暗中潦草地写下一条信息，表明事故发生四小时后仍有23人幸存。早期的俄罗斯报道称，船员们还活着，并在8月14日之前与水面取得联系，但华莱士不同意。“我们从笔记中知道，这些其他人早在14日之前就已经死亡，”他说。“他们会在一天内死于窒息。”最初的报告声称船员有72小时的氧气，这假设潜艇是完好无损地沉没的。被密封的舱室受到火灾烟雾的污染，那里的水手会在短时间内耗尽可呼吸的空气。
一些问题依然存在，例如是何种鱼雷导致了这场灾难。西方军事专家认为可能是一种名为“暴风”的新型实验性武器。最近的报道则表明它是一枚老旧过时的鱼雷，而且船员可能甚至知道它有缺陷。但很少有人质疑华莱士对事故的解释。
“我完全同意这一点，”前陆军上校维克托·巴拉涅茨说，他现在为莫斯科报纸《共青团真理报》撰稿。“我曾直接与海军合作，会见过委员会，会见过海军舰队司令，会见过科学家，以及一大批其他人。他们彻底、全面地研究了这个问题。必须认为原因是内部爆炸。”巴拉涅茨预计委员会在“库尔斯克”号打捞上来之前不会发布最终报告。打捞工作原定于今年夏天进行，但由于政府缺乏资金而被推迟。与此同时，巴拉涅茨说，“时间不利于真相。”
去年九月以来，俄罗斯海军定期在沉没的潜艇周围引爆深水炸弹，以阻止好奇的访客。讽刺的是，这些爆炸帮助华莱士精确定位了“库尔斯克”号爆炸的位置和大小。就像CT扫描通过从不同方向照射身体来生成三维图像一样，地震阵列通过测量来自不同方向的信号，可以重建一个区域地质的三维视图。例如，地震波通过花岗岩比通过砂岩传播得更快，更早到达阵列。通过补偿这种效应，地震学家可以精确估计信号源的距离。“在某些日子里，我们可以在一条直线上定位[深水炸弹]，”华莱士说，“这表明它们是由一艘船沿着网格模式放置的。我们可以告诉你船的速度。这就是法医地震学的一切。”
华莱士外表与侦探毫不相符，他面容开朗，头发沙色，戴着无框眼镜。但他对地质学和爆炸的兴趣源于悠久的家族传统：他的曾祖父是探矿者，他的父亲是一位化学家，搬到洛斯阿拉莫斯从事核武器工作。华莱士在十年级时就知道自己会成为一名地震学家——如果他不是先成为一名矿物学家的话。18年前搬到图森使他能够满足这两种兴趣。图森每年举办世界上最大的宝石和矿物展览，华莱士在这里尽情地沉迷于他对含银矿物的热爱。
特里·华莱士和一台经典的贝尼奥夫地震仪，现已退役。背景中，便携式地震仪堆叠在装满历史地震图的柜子上，等待外勤任务。
同样的激情也驱动着华莱士的地震调查。每天晚上，他的电脑搜索引擎会在网上搜寻22个新闻网站，寻找六个关键词：爆炸、核、地震、陨石、山体滑坡和火流星（一个火球）。每天早上，他都会尝试将新闻报道与地震报告进行匹配。有时会浮现出一些模式。“过去两年对中国来说很艰难，”他实事求是地说，“烟花厂不断发生爆炸。”这些事件让中国政府非常尴尬，政府对此细节的披露一直不太彻底。最近一次爆炸发生在三月，在江西省一所学校造成42名儿童和教师死亡。华莱士是通过BBC的网站得到线索的。在“库尔斯克”号爆炸仅一周后，华莱士调查了新墨西哥州致命的天然气爆炸事件[参见左侧的“大火球”]，最近他帮助定位了3月26日两架美国F-15C战斗机在苏格兰坠毁的地点。（华莱士说，空军没有寻求他的帮助：“没有人会想到向地震学家寻求帮助。”）
“这是公共利益地震学，”安妮·帕奎特说，她是一名本科生，曾协助收集“库尔斯克”号周围深水炸弹的数据。但像所有优秀的科学一样，它不偏不倚。几年前，华莱士和其他地震学家让美国情报界尴尬不已，当时情报界指责俄罗斯违反了《阈值禁试条约》，引爆了一次超出允许范围的核爆炸。华莱士的分析表明，可疑信号实际上是俄罗斯试验场海岸50英里处发生的一次地震。此后不久，华莱士发表了一篇文章，表明印度政府声称引爆的热核装置爆炸，实际上只是一次常规核爆炸。“我收到了数百封来自印度人的信，”他说，“我被认为是质疑他们制造核武器能力的帝国主义美国人。”
“特里有点冒险，”亚利桑那大学的同事乔治·赞特说，“他会在政府机构希望之前提出可能的解决方案。他和政府机构之间存在持续的摩擦，政府机构宁愿不让大学地震学家干涉他们的领域。”华莱士这样做部分是为了证明一点：政府不能也不应该将人为地震事件的信息保密。他这样做也部分是因为，正如他所说，“我是一名科学家——我们只是想知道发生了什么。”
与此同时，互联网不断发展，越来越多的地震台站利用它公开分享其成果。不久之后，解读读数可能就不需要那么多的技巧了。“我预见十年后，”华莱士说，“任何新闻机构都将拥有我现在使用的地震信号软件，同样的虚拟地震网络，世界上任何人都能立即知道何时发生地震。”或者任何其他能震动地球的事情。
核监视
斯堪的纳维亚半岛最偏远的地区有如此多的地震台站似乎很奇怪，但这有一个解释：俄罗斯核武器试验地新地岛就在该地区巴伦支海的对面。
这些冷战时期的许多台站现在是国际监测系统的一部分，这是一个为《全面禁止核试验条约》而建立的全球网络，旨在监测核爆炸。该条约禁止所有类型的核爆炸，但其外交和法律地位复杂。它已被161个国家签署，76个国家批准，但只有在美国和另外12个“附件二”国家批准后才能具有法律效力。而美国短期内不会这样做：该条约两年前在美国参议院遭受了惨败。
尽管如此，该条约设想的全球网络已经到位，由美国和其他国家资助。维也纳的国际数据中心已经启动并运行，来自世界各地地震仪的信息公开共享。即使在五年前，特里·华莱士对全球地震扰动的快速监测也是不可想象的。
条约反对者，如亚利桑那州参议员约翰·凯尔，认为绝对禁止核试验无法执行，作弊者很容易逃避侦查。对华莱士来说，真正的问题不是能否探测到小的、单独的爆炸，而是一个国家能否掩盖一系列1千吨爆炸，而这种爆炸是开发新核武器所必需的。他将库尔斯克潜艇事件视为该系统有效性的证据。尽管库尔斯克爆炸远小于典型的核试验，但由于它发生在水下，其地震震级与陆地上1千吨核爆炸的震级大致相同。水能有效地传输地震能量。
“任何想要逃避侦测的人都必须避开世界各地杂乱无章的台站，”华莱士说，“这就像一个全球性的邻里守望。”——D.M.
大火球
去年夏天8月19日，两家人在新墨西哥州-德克萨斯州边境附近的佩科斯河一个热门钓鱼点露营。凌晨5:26，一条30英寸宽的地下天然气管道——供应西海岸的八条管道之一——在附近爆炸，挖出了一个86英尺长、46英尺宽、20英尺深的火山口。一个巨大的火球，20英里外的卡尔斯巴德市都能看到，吞没了营地。温度如此之高，救援人员无法到达当地的关闭阀门，大火燃烧了近一个小时，直到埃尔帕索国家天然气公司关闭了上游的天然气流量。营地内的12人全部死亡。
事后，附近的两个地震阵列不仅精确定位了破裂的确切时间，而且还显示发生了三次爆炸，而不是一次。第一次也是最小的爆炸炸出了火山口，但没有火焰。“那一定是很可怕的，”新墨西哥矿业与技术学院的地震学家里克·阿斯特说，他设置了其中一个阵列。“这些人有24秒的时间逃命。”然后有什么东西点燃了喷涌而出的天然气——也许是篝火的火花，或者是两名露营者用来逃生的卡车的点火火花。第三次爆炸（上图地震图上最高的尖峰）发生在19秒后，可能由于附近管道的第二处破裂。在接下来的58分钟里，地震仪记录下了一种诡异的、震动地球的声音：加利福尼亚八条天然气供应线之一持续不断的轰鸣声，它正在熊熊燃烧。
地震图可能还会作为证据提交法庭。“我的印象是他们仍在尝试谈判，”阿斯特说，“他们知道他们面临着一场潜在的非常严重的诉讼。”第一个问题之一可能是他们为什么花了这么长时间才关掉煤气。——D.M. ——D.M.
美国能源部核爆炸监测研究与工程项目网站提供监测技术的技术信息：www.nemre.nn.doe.gov/nemre。
有关劳伦斯·利弗莫尔国家实验室关于法医地震学如何支持全面禁止核试验条约的信息，请参阅www.llnl.gov/str/Zucca.html。
有关“库尔斯克”号沉没事件的详细时间线，请访问www.russialink.org.uk/kursk/events.htm。
