Ученые ранее считали, что извержение супервулкана Тоба, произошедшее около 74 тысячи лет назад, спровоцировало «вулканическую зиму». Предполагалось, что это событие должно было вызвать значительные и негативные последствия для биосферы Земли. Однако, новые данные, полученные в Индии, свидетельствуют об отсутствии «вулканической зимы»: в течение нескольких лет климат планеты оставался теплым и сухим.
Супервулкан Тоба находится на острове Суматра в Индонезии. Он известен одним из крупнейших извержений на Земле за последние 25 миллионов лет. Это катастрофическое событие произошло почти 74 тысяч лет назад в последнюю ледниковую эпоху.
Несмотря на то, что ученые сходятся во мнении о высокой мощности извержения Тобы, его влияние на климат Земли остается предметом дискуссий.
Существует предположение, что вулканический пепел и частицы серы, выброшенные в атмосферу, оказали десятилетнее охлаждающее воздействие на планету, что стало причиной «вулканическую зиму». Обилие сернистого газа трансформировалось в аэрозоли, которые на длительное время заблокировали солнечный свет. Это вызвало период резкого похолодания, который, по некоторым данным, мог привести к вымиранию видов и значительному сокращению численности населения. Однако авторы новой работы, опубликованного в журнале Материалы Национальной академии наук Nexus , представили совсем другую картину.
Международная группа геоантропологов под руководством Гопеша Джа ( Gopesh Jha) ученые из Института геоантропологии Макса Планка, расположенного в Германии, исследовали отложения в районе Джвалапурам на юге Индии. В этом месте находится значительный слой пепла Тоба — тефры.
Объем тефры оказался настолько велик, что она полностью уничтожила местную флору. Используя микроскопы, рентгеновские исследования и изотопный анализ, ученым удалось расшифровать эти данные. Выяснилось, что отложение пепла происходило не однократно, а в течение шести лет. Ежегодно муссонные дожди смывали новый слой пепла в долины, где он смешивался с водой. Затем наступал сухой сезон — влага испарялась, оставляя твердые минеральные корки ( хардпаны). Эти циклы повторялись шесть раз.
Ключевым открытием стало изучение геохимического состава слоев отложений. Исследователи определили концентрацию элементов в вулканическом пепле и хардпанах. Во время засушливых периодов в минеральных отложениях происходило накопление кальция, магния и стронция, что свидетельствует об интенсивном испарении. Повышенное содержание этих элементов указывает на более жаркий климат. Полученные данные демонстрируют, что после первого года, когда температура незначительно снизилась, последующие четыре года характеризовались аномально высокими значениями. Наивысший уровень пришелся на пятый цикл — в этот период концентрация солей в хардпанах была максимальной.
Анализ изотопов углерода в органических соединениях подтвердил результаты, полученные исследователями. Джа и его соавторы провели исследование углерода в остатках древних растений, сохранившихся в слоях пепла. Углерод представлен различными формами, такими как легкий и тяжелый, которые и являются изотопами. В условиях дефицита влаги растения «закрывают» поры на листьях для уменьшения испарения, что приводит к увеличению поглощения тяжелого углерода.
Анализ соотношения легкого и тяжелого углерода в растительных остатках выявил, что после извержения Тоба наступила сильная засуха, из-за которой растения испытывали дефицит влаги. Однако, спустя шесть лет, снижение концентрации тяжелого углерода свидетельствует о возвращении дождей, ослаблении засухи и начале восстановления природы.
Авторы исследования объясняют, почему произошло потепление, а не похолодание, ссылаясь на Эль-Ниньо — климатическим явлением, которое ослабляет муссоны. Современные примеры, такие как, Пинатубо в 1991 году), изменения в распределении тепла океана, вызванные такими событиями, как извержение вулкана Тоба, способны спровоцировать Эль-Ниньо. В случае, если извержение Тоба спровоцировало продолжительный Эль-Ниньо, муссонные дожди в Индии ослабли, а испарение усилилось. Это объясняет и засуху, и повышение температуры.
Возможно, причиной послужило то, что циркуляция воздушных масс оперативно рассеяла аэрозольные частицы, препятствующие проникновению солнечного света. Также вероятно, что выбросы содержали меньшее количество серы, чем ожидалось.
«Согласно современным данным, концепция вулканической зимы, связанной с извержением Тоба, признана несостоятельной. Мощные извержения способны оказывать непредсказуемое воздействие на климат», — объяснил Джа.
В Джвалапураме археологи обнаружили каменные орудия как под слоем вулканического пепла, так и над ним. Анализ находок показал, что они изготовлены по единой технологии, что позволяет предположить, что люди не оставили этот регион после извержения. Потепление климата и засуха, скорее всего, оказали влияние на доступные ресурсы, но не привели к катастрофическим последствиям для местного населения. Изменения ландшафта Индии, вероятно, способствовали адаптации популяций к новым условиям: люди перемещались между зонами с разным уровнем влажности. В периоды засухи, когда в одних районах не хватало воды, люди могли переселяться в соседние области, где сохранялись водные источники и растительность. Например, они могли покинуть пересохшую долину и отправиться к реке или в лес, чтобы найти пищу и воду.
Новое научное исследование указывает на то, что извержение супервулкана Тоба не было таким катастрофичным, как считалось ранее. Вместо продолжительного похолодания планета пережила лишь кратковременный период потепления и засухи. Археологические находки и геохимический анализ свидетельствуют о том, что природа оперативно восстановилась, а люди продолжали жить в обычных условиях, не мигрируя, по меньшей мере, в Индии.
У исследования имеются недостатки. Использованные в работе методы не позволяют проводить прямое измерение температур — они фиксируют лишь сухость воздуха. При значительных похолоданиях на планете, как правило, наблюдается и уменьшение количества осадков. Так, в периоды оледенения максимумы осадков всегда существенно ниже, чем в межледниковья, а площадь тропических пустынь значительно больше. Помимо этого, работа не дает объяснения генетической «узкой горловине» (резкому снижению численности) среди людей и некоторых других крупных животных, зафиксированной генетиками около 70 тысяч лет назад. Все это указывает на то, что научная полемика вокруг «вулканической зимы» из-за извержения Тоба, вероятно, будет продолжаться, несмотря на выводы группы Джа. Таким образом, дискуссия вряд ли будет завершена, хотя сама гипотеза о климате после извержения получила неожиданный поворот.