Loading AI tools
teorie związane z superwulkanem Toba Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Katastrofa wulkanu Toba – erupcja superwulkanu, która miała miejsce około 75 tys. lat temu w miejscu dzisiejszego jeziora Toba na Sumatrze w Indonezji. Była to jedna z największych znanych erupcji na Ziemi. Teoria katastrofy Toba utrzymuje, że to wydarzenie spowodowało globalną wulkaniczną zimę trwającą od sześciu do dziesięciu lat i być może trwający 1000 lat epizod ochłodzenia klimatu.
Położenie | |
---|---|
Wysokość |
2157 m n.p.m. |
Dane wulkanu | |
Rok erupcji |
~70.000 p.n.e. |
Typ wulkanu | |
Położenie na mapie Indonezji | |
2°34′12″N 98°52′48″E |
W 1993 roku dziennikarka naukowa Ann Gibbons zauważyła, że w ewolucji gatunku ludzkiego wąskie gardło wystąpiło około 70 tysięcy lat temu, i zasugerowała, że było to spowodowane erupcją wulkanu Toba. Geolog Michael R. Rampino z New York University i wulkanolog Stephen Self z University of Hawaii w Manoa poparli jej sugestie. W 1998 r. teorię wąskiego gardła rozwinął antropolog Stanley H. Ambrose z University of Illinois w Urbanie i Champaign. Jakkolwiek sam fakt wybuchu nie budzi kontrowersji, to jego związek z efektem wąskiego gardła w ewolucji człowieka, jak i teoria globalnego ochłodzenia po tym wybuchu są jednak bardzo kontrowersyjne[1][2]. Wydarzenie w Toba jest jedną z najdokładniej zbadanych supererupcji[3][4][5][6][7][8].
Wybuch wulkanu miał miejsce w obecnej lokalizacji jeziora Toba w Indonezji, około 75.000±900 lat temu (według datowania metodą argonowo-potasową)[3][9] (niektóre źródła[10] wskazują przedział 73.880±320 lat temu). Erupcja ta była ostatnią i największą z czterech erupcji Toba w okresie czwartorzędu, dającą się również zdiagnozować na podstawie pozostałości najmłodszych opadów popiołów wulkanicznych w tufie Toba[3][4][5][6][11][12] . Szacowany wskaźnik eksplozywności tej erupcji wynosił 8 (jest to najwyższy poziom spośród wszystkich znanych erupcji na Ziemi). Wybuch znacząco przyczynił się do powstania kaldery, której kompleks ma obecnie rozmiary około 100 × 30 km[13]. Ekwiwalentna objętość wyrzuconych w wyniku wybuchu skał (DRE – dense rock equivalent) szacuje się od 2 do 3 tysięcy km³ – (najczęstszym oszacowaniem DRE jest 2800 km³, czyli około 7×1015 kg – 7000 miliardów ton), z czego ok. 800 km³ opadło na ziemię w postaci popiołu[6][11].
Masa wyrzucona przez wulkan była 100 razy większa niż największa erupcja wulkanu w najnowszej historii – erupcja góry Tambora w Indonezji w 1815 r., która spowodowała „Rok bez lata” w 1816 r. na półkuli północnej[14][15]. Popioły z Toby osiadły w całej Azji Południowej warstwą grubości 15 cm. Popiół wulkaniczny osiadł również w Oceanie Indyjskim, Morzu Arabskim i Morzu Południowochińskim[16]. Głębinowe rdzenie wydobyte z Morza Południowochińskiego rozszerzyły znany zasięg erupcji, co sugeruje, że szacowanie DRE na 2800 km³ jest wartością minimalną lub nawet niedoszacowaną[6][17].
Geolog Michael R. Rampino i wulkanolog Stephen Self twierdzą, że erupcja spowodowała „krótkie, dramatyczne ochłodzenie lub «wulkaniczną zimę»”, co spowodowało spadek średniej globalnej temperatury powierzchni o 3–5 °C[18]. Badania rdzeni lodowych Grenlandii wskazują na 1000-letni okres obniżonego współczynnika δ18O (wyraźnie widoczny na wykresie obok) i zwiększonego osadzania się pyłu bezpośrednio po erupcji. Erupcja mogła spowodować ten 1000-letni okres niższych temperatur (stadiał), z którego dwa stulecia można by tłumaczyć utrzymaniem się obciążenia stratosferycznego po wybuchu Toba[19]. Rampino i Self twierdzą, że globalne ochłodzenie już trwało w momencie erupcji, ale proces był powolny; tuf z Toba mógł wywołać dodatkowy impuls, który spowodował przyspieszenie zmian w kierunku ochłodzenia klimatu[20][21]. Chociaż Clive Oppenheimer odrzuca hipotezę, że wybuch wywołał ostatnie zlodowacenie (podobnie jak Robock[22] ), ale zgadza się, że mógł on być odpowiedzialny za tysiąc lat chłodnego klimatu przed 19. cyklem Dansgaard–Oeschger[23].
Według Alana Robocka, który również publikował artykuły o nuklearnej zimie, erupcja wulkanu Toba nie przyspieszyła ostatniego okresu lodowcowego. Jednak, przy założeniu emisji 6 miliardów ton dwutlenku siarki, jego symulacje komputerowe wykazały, że maksymalne globalne chłodzenie wynoszące około 15 °C występowałoby przez trzy lata po wybuchu i że ochłodzenie trwać mogło dziesięciolecia, niszcząc życie[22] . Ponieważ gradient wilgotnoadiabatyczny wynosi 4,9 °C/1000 m dla temperatur powyżej zera, to linia drzew i linia śniegu znajdowałaby się około 3000 metrów niżej, niż obecnie. Klimat poprawił się w ciągu kilku dziesięcioleci, a Robock nie znalazł dowodów na to, że 1000-letni okres chłodów obserwowany w zapisach rdzenia lodowego Grenlandii był wynikiem erupcji Toba. Natomiast Oppenheimer uważa, że szacunki spadku temperatury powierzchni o 3–5 °C są prawdopodobnie zbyt wysokie, i sugeruje, że temperatury spadły tylko o 1 °C[24]. Robock skrytykował analizę Oppenheimera, argumentując, że opiera się ona na uproszczonych relacjach standaryzacji[22] .
Pomimo tych różnych szacunków naukowcy zgadzają się, że supererupcja Toba musiała doprowadzić do bardzo rozległych osadów warstw popiołu i wprowadzenia do atmosfery ogromnej ilości szkodliwych gazów, co miało wpływ na pogodę i klimat całego globu[25]. Ponadto dane z rdzeni lodowych Grenlandii pokazują nagłą zmianę klimatu w tym czasie[14], choć nie ma zgody na hipotezę, że erupcja bezpośrednio spowodowała 1000-letni zimny okres obserwowany na Grenlandii lub wywołała ostatnie zlodowacenie[22] .
Naukowcy kierowani przez Christine Lane z University of Cambridge w 2013 r., donieśli o znalezieniu mikroskopijnej warstwy szklistego popiołu wulkanicznego w osadach jeziora Malawi i ostatecznie powiązali popiół z supererupcją Toba sprzed 75 tys. lat. Zbadawszy glinki okrzemkowe z przewagą Aulacoseira, nie stwierdzili zmian w składzie osadu, czego można się spodziewać po ostrej wulkanicznej zimie. Doszli do wniosku, że największa znana erupcja wulkanu w historii gatunku ludzkiego nie wpłynęła znacząco na klimat Afryki Wschodniej[26][27] , co wywołało krytykę ze strony Richarda Robertsa[28].
Lane wyjaśniła: „Przeanalizowaliśmy preparaty mikroskopowe w odstępach 2 mm, odpowiadających rozdzielczości poniżej dekady, a skany fluorescencji rentgenowskiej wykonywane w odstępach 200 µm odpowiadają rozdzielczości poniżej roku. Nie zauważyliśmy też wyraźnych zmian w składzie osadu, czy proporcji żelaza i tytanu w nim zawartych, co sugeruje, że bezpośrednio po wybuchu wulkanu Toba nie doszło do przemieszania się warstw wody z powodów termicznych”[29] . W 2015 r. Nowe badanie klimatu Afryki Wschodniej potwierdziło wniosek Ch. Lane, że „nie było znaczącego ochłodzenia związanego z wulkanem Toba”[30].
Erupcja Toba została powiązana z genetycznym wąskim gardłem w ewolucji człowieka około 70 tys. lat temu[31][32] , co mogło wynikać z poważnego zmniejszenia liczebności całej populacji ludzkiej ze względu na skutki klimatyczne erupcji na całym świecie[33][34][35][36][37]. Zgodnie z genetyczną teorią wąskiego gardła, między 100 a 50 tys. lat temu liczba ludności gwałtownie spadła do 3–10 tys.[38][39][40] Potwierdzają to niektóre dowody genetyczne sugerujące, że dzisiejsi ludzie pochodzą od bardzo małej populacji od tysiąca do 10 tysięcy par rodziców, która istniała około 70 tys. lat temu[41].
Zwolennicy teorii genetycznego wąskiego gardła (w tym Robock) sugerują, że erupcja Toba spowodowała globalną katastrofę ekologiczną, w tym zniszczenie roślinności oraz poważną suszę w pasie lasów tropikalnych i w regionach monsunowych. Na przykład 10-letnia zima wulkaniczna wywołana erupcją mogła w dużym stopniu zniszczyć źródła żywności dla ludzi i spowodować znaczne zmniejszenie liczebności populacji[22] . Te zmiany środowiskowe mogły powodować wąskie gardła populacji wielu gatunków, w tym hominidów[42][43].
Inne badania podają w wątpliwość związek między wybuchem Toba a wąskim gardłem genetycznym. Na przykład starożytne kamienne narzędzia w południowych Indiach znaleziono zarówno powyżej, jak i poniżej grubej warstwy popiołu z wybuchu Toba i były bardzo podobne na tych warstwach, co sugeruje, że chmury pyłu z wybuchu nie zniszczyły lokalnej populacji[44][45]. Dodatkowe badania archeologiczne z południowych i północnych Indii sugerują również brak dowodów na wpływ erupcji na lokalne populacje, co prowadzi autorów tych badań do wniosku, że „wiele form życia przeżyło supererupcję, w przeciwieństwie do innych badań sugerujących znaczące wymieranie gatunków i wąskie gardła genetyczne”[46]. Jednak dowody z analizy pyłków roślin sugerują przedłużające się wylesianie w Azji Południowej, a niektórzy badacze sugerują, że erupcja Toba mogła spowodować utrwalenie w populacji Homo sapiens nowych strategii adaptacyjnych, które mogły pozwolić im na zastąpienie neandertalczyków i „innych archaicznych gatunków ludzkich"[47] .
Dodatkowe zastrzeżenia obejmują trudności w oszacowaniu globalnego i regionalnego wpływu erupcji na klimat oraz brak rozstrzygających dowodów na erupcję poprzedzającą wąskie gardło[48]. Co więcej, badania genetyczne sekwencji Alu rozsianych w całym genomie ludzkim wykazały, że efektywna wielkość populacji wynosiła 1,2 miliona lat temu poniżej 26 tys. osób, najprawdopodobniej zaś około 18,5 tysiąca[uwaga 2]. Jak zauważają Huff i współpracownicy, jest to bardzo mała liczebność, biorąc pod uwagę szeroki zasięg występowania gatunku, podobna bądź nieznacznie tylko większa od współczesnych liczebności szympansów czy goryli, a więc człekokształtnych o ograniczonym zasięgu. Badacze proponują dwa możliwe wyjaśnienia otrzymanego wyniku: powtarzające się epizody efektu wąskiego gardła bądź konkurencję ze strony innych przedstawicieli rodzaju Homo, okresowo lokalnie wypierających przodków dzisiejszego człowieka[uwaga 3][49][50] .
Niektóre dowody wskazują na genetyczne wąskie gardła u innych zwierząt po erupcji Toba. Populacje szympansa zwyczajnego z Afryki Wschodniej[51] , orangutana borneańskiego[52] , populacji makaka królewskiego z dzisiejszych środkowych Indii[53] , geparda i tygrysa[54] – wszystkie odrodziły się z bardzo niskiej liczby około 70–55 tys. lat temu.
Szacuje się, że rozdzielenie pul genów jądrowych wschodnich i zachodnich goryli nizinnych miało miejsce około 77,7 tys. lat temu[55] .
Dokładny rozkład geograficzny populacji ludzkich i ich cech anatomicznych w czasie erupcji nie jest znany, a populacje, które przeżyły, mogły mieszkać w Afryce, a następnie migrować do innych części świata. Analizy mitochondrialnego DNA oszacowały, że główna migracja z Afryki miała miejsce 60–70 tys. lat temu[56], co jest w przybliżeniu zgodne z datą erupcji Toba około 75 tys. lat temu.
Badanie przeprowadzone przez Chada Yosta i współpracowników z rdzeni pobranych z dna z jeziora Malawi z okresu supererupcji Toba nie wykazało dowodów na wulkaniczną zimę; twierdzą oni, że wybuch ten nie miał wpływu na ludzi w Afryce. W opinii Johna Hawksa wyniki te potwierdzają dowody z wielu badań, że erupcja nie miała znaczącego wpływu na klimat ani żadnego wpływu na ludzką populację[57].
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.