Пока одни учёные спорят о влиянии извержения на Суматре на древних людей, другие пытаются выяснить, уснул ли он навсегда.
Примерно 74 тысячи лет назад на территории современной Индонезии случилось одно из сильнейших извержений вулкана, которое известно людям. Вулкан Тоба выбросил столько пепла, что повредил озоновый слой, а его следы в 21 веке археологи находили за семь тысяч километров от эпицентра.
Случилось извержение в сложное для планеты время — последний известный ледниковый период. Два с половиной миллиона лет назад периоды похолодания сменялись потеплением и обратно, что продолжалось до начала серии извержений. Вулканы не спали около 200 лет и остановили процесс похолодания.
Учёные предполагают, что первые переселенцы Homo sapiens стали свидетелями извержения Тоба. Они же первыми ощутили изменения климата, в котором живут современные люди.
Сила Земли
Для оценки извержения существует шкала вулканической активности (VEI). Оценивается объём тефры (всех выброшенных рыхлых веществ) и высота столба пепла. Учёные отмечают очевидные недостатки подобной оценки: вулканы разнородны по составу и сложны для наблюдения во время активности.
Оценка VEI остановилась на 8 баллах, что соответствует объёму выбросов более 1000 кубических километров и называется «колоссальным» извержением. Выбросы менее 10 тысяч кубических метров называют «невзрывными».
Некоторые вулканы при извержении больше истекают лавой, чем взрываются. Начинается процесс выделения жидкой (эффузия) или густой (экструзия) лавы. Извергавшийся летом 2021 года Фаградальсфьядль получил всего два балла по VEI и характеризовался наблюдателями как «эффузивный».
После шестибалльных извержений может наступить «вулканическая зима», во время которой температура по всей планете опускается на несколько градусов. Атмосфера сильно отражает солнечный свет из-за изменения своего состава, что приводит ко временным, но катастрофическим изменением.
Наиболее свежий пример «вулканической зимы» — 1816 год, когда семибалльное извержение индонезийского вулкана Тамбора вызвало морозы в северном полушарии. В «год без лета» в июне шёл снег, погиб почти весь урожай, животные не справлялись с холодами, а современники описывали погоду как постоянные дожди, град и заморозки.
Мощные извержения влияют на морские течения и ветры, так как со временем образуются новые водоёмы или меняются русла рек. Иногда после взрывов больших вулканов образуются кальдеры — глубокие котловины-провалы с относительно ровным дном. Стенки «пустого» вулкана падают внутрь, а пустоты либо заполняются водой, либо остаются засушливыми.
Вулкан Тоба оставил после себя самую большую кальдеру на планете. Общая площадь — больше 1700 квадратных километров. Сегодня одноимённое озеро стало достопримечательностью, но 70 тысяч лет назад извержение сказалось на всех жителях планеты.
Анатомия вулкана
По мнению учёных, Тоба взрывался несколько раз за последние миллионы лет. Извержения, кроме последнего, не очень сильные. Вулкан — часть Зондской дуги, которая образовалась при столкновении Индо-Австралийской и Евразийской плит.
Литосфера, которая составляет несколько процентов толщины земной оболочки, немного погружена в мантию и вся система стабильна. Проблемы возникают там, где одна плита попадает под другую. Вулканы часто возникают в местах столкновения, но у Тобы есть серьёзное отличие — постоянное попадание воды в разлом.
Океаническая плита, опускающаяся в мантию по несколько сантиметров в год, плавится и трескается. Наиболее глубокая точка системы с магмой — 150 километров, а примерно на 50 километрах расположилась камера-резервуар. Учёные предполагают, что её объём около 50 тысяч кубических километров (примерно два озера Байкал).
Резервуар не только копит магму, но и нагревает верхние слои породы. Раскалённые газы устремляются вверх, образуя новые трещины и добавляя воду из Индийского океана в подземную систему вулкана. Так получается бесконечный цикл нагрева и накопления магмы.
Вода является наиболее взрывоопасным веществом на Земле. Все катастрофические извержения опасны не столько излияниями расплавленной лавы, сколько взрывами, мощь которых определяется именно наличием воды в недрах под вулканом.
Начинается извержение с незначительных событий — повышение температуры воды и окружающей среды. Затем можно обнаружить некоторую сейсмическую активность, например небольшие землетрясения. Точно неизвестно как долго может проходить этот процесс, вероятно речь о нескольких месяцах или даже годах.
Люди и Тоба
80 тысяч лет назад предки современных людей вышли за пределы Африки и отправились в сторону Индии. В это же время на планете обитали Homo floresiensis (низкорослые собиратели и охотники), Homo erectus (прямоходящие люди со слабым интеллектом) и неандертальцы. Точное количество людей неизвестно, но учёные склоняются к 20 или 30 тысячам.
Исследователи предполагают, что до извержения переселенцы проходили по берегу острова Суматра в поисках богатых на ресурсы мест. Они не создавали крупные поселения, поскольку жаркий и влажный климат сильно отличался от африканских саванн, где развивались Homo sapiens.
До конца неясно почему предки современных людей покинули Африку. Возможно, что люди начали испытывать дефицит свободного пространства. Также важным фактором стал интеллект: человек разумный отличался от других видов способностью координировать свои действия с помощью речи, что сделало возможным совместный системный труд.
В 21 веке археологи обнаружил единичные останки людей на Суматре, но орудий труда было мало. Возможно, переселенцы искали привычную им растительность и известных крупных животных для охоты. Обнаружив тропики, где нет знакомых травоядных, а съедобные плоды висели на высоких деревьях, люди двигались дальше.
Естественные безопасные укрытия спасали от непогоды, а со временем охотники и собиратели освоили ловлю моллюсков и ракообразных. Исследуя места стоянок, археологи не обнаруживали приспособлений для ловли рыбы. Возможно, что Homo sapiens не преуспели в рыбалке, в отличие от неандертальцев.
Археологи находили следы деятельности Homo sapiens рядом с Тобой после взрыва. Люди продолжили жить в пещерах, но трудно понять почему. Возможно, в них укрылись выжившие, а наиболее сильные и приспособленные отправились дальше.
Бутылочное горлышко
До начала 2000-ых популярной была теория, что извержение Тобы вызвало резкое сокращение численности людей. Якобы по всему миру осталось всего 10 тысяч особей, среди которых были все возможные предки современного человека. Люди умирали от похолодания и уменьшения количества съедобных растений и животных.
Археологические исследования и моделирование показывало изменение климата на 3 градуса Цельсия по всей планете, а в некоторых местах температура опустилась на 15 градусов. В течение одного или двух лет люди приспосабливались жить без регулярного дневного света и в холоде. Впрочем, обледенение морей не началось, хотя температура воды немного снизилась.
Часть людей шла в сторону Европы, где обитали более приспособленные к холодному климату неандертальцы. Возможно, они даже не заметили похолодания. Человек разумный адаптировался к новым климатическим условиями и вступал в контакт с неандертальцами, которых на всей планете оставалось несколько тысяч.
Теория «бутылочного горлышка» базировалась на исследованиях начала 1990-ых, согласно которым примерно 80 тысяч лет назад резко сократилась популяция людей. Это вызвало дрейф генов — быстрое случайное изменение генотипов при смене поколений. Такое происходит, когда популяция крайне мала и гибель одной особи с отличительной чертой может навсегда вывести её из будущих поколений.
Впрочем, подобные изменения учёные позже обнаружили в геноме шимпанзе и других млекопитающих, обитавших дальше от Суматры. В начале 2010-ых учёные также изучили пепел из озера Малави в Африке, где жили Homo sapiens, и пришли к выводу о недостаточности извержения одного вулкана для влияния на всю популяцию.
Среда очень быстро восстанавливается от подобных атмосферных изменений. Важно понимать, что все извержения уникальны и последнее извержение Тобы тому пример. Воздействие вулкана зависит не только от количество выброшенного пепла, но и от его состава, от высоты столба пепла и погодных условий.
Кристин Лейн
геолог, исследовавшая озеро Малави
Обнаруженный слой пепла оказался очень тонким, поэтому возникла гипотеза о «вулканической зиме» только в районе Суматры. В 2021 году учёные предположили, что люди, животные и растения погибали не из-за холода, а из-за ультрафиолетового излучения. Сернистого газа в атмосфере было в несколько раз больше нормы и из-за этого истончался озоновой слой. В норму всё пришло в течение 4-5 лет.
Спящие гиганты
С начала 2000-ых теория о разрушительном и страшном вулкане Тоба серьёзно изменилась. Учёные с помощью новых методов анализа корректируют данные об извержении. Теория о воздействии на озоновый слой органично дополнила версию о гибели людей — первые переселенцы могли страдать от повреждений кожи и глаз сильнее, чем от холода и голода.
К началу 2020-ых исследователи уточнили данные по глобальному внезапному падению температуры из-за Тобы, что работает как противовес теории о «вулканической зиме». Пока у антропологов и генетиков нет точного ответа почему примерно 70 тысяч лет назад популяция резко сократилась, но неандертальцы, например, достигли пика своего развития.
Учёные охватывают периоды в десятки тысяч лет, чтобы описать те или иные события в развитии человека. Орудия труда находят на разных континентах, но информации о присутствии людей на этих территориях может и не быть. Данные приходится корректировать или проводить дополнительные исследования.
Сложности возникают и при наблюдении за супервулканами. Основные процессы протекают глубоко под землёй, а у современного человека недостаточно ресурсов и времени, чтобы зафиксировать реальные изменения. Супервулканы извергаются примерно раз в 100 тысяч лет и многие крупные сейчас считаются спящими или потухшими.
Малым вулканам требуется гораздо меньше магмы, чтобы вызвать извержение. Крупные вулканы ведут себя иначе: литосфера удерживает жидкую магму в камере и она может остыть, если плавучие вещества распределятся горизонтально. Могут пройти сотни тысяч лет, пока вулкан накопит достаточно энергии для взлома коры, но по краям магма кристаллизуется.
Исследователи думают, что супервулканы не побеспокоят человечество в ближайшие тысяч лет. Извержение одного из «великанов» грозит потерей урожая на несколько лет, ускорением процесса вымирания некоторых видов животных и сокращением популяции людей. Вероятно, остановится авиасообщение, судоходство сильно осложнится, а у людей не будет никаких методов повлиять на ситуацию.
Сейчас учёные призывают внимательно следить за вулканами, потенциал которых шесть и более баллов. Среди таких итальянский Везувий, спящий с 1944 года, и Илопанго в Сальвадоре, взорвавшийся примерно в 450 году Н.Э. Его извержение стало одной из возможных причин гибели города Теотиукан, одного из крупнейших поселений доколумбовых цивилизаций.
Мы не можем влиять на извержения, но нам необходимо научиться их предсказывать. И предугадывать те эффекты, которые они могут вызвать. Скажем, если произойдёт извержение масштаба Тобы или даже Тамборы, это приведёт к тому, что самолеты не смогут летать, интернет будет работать с перебоями, резко упадет сельское хозяйство.
Если о возможности такого события мы узнаем заранее, за несколько лет, то можно будет дать команду инженерам, например, создать самолётный двигатель, чтобы он смог работать при возникшей загрязнённости атмосферы. Оказаться вообще без коммуникации для человечества в настоящий момент было бы большой катастрофой.
