Опровергнута гипотеза о «вулканической зиме» после извержения Тобы

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.  

Ученые не сомневаются, что извержение Тобы было очень мощным, но какой эффект оно оказало на климат Земли, все еще спорят.  

Согласно одной из гипотез, выброшенные вулканом в атмосферу частицы серы и пепла на десятилетия охладили Землю, спровоцировав «вулканическую зиму». Огромное количество сернистого газа превратилось в аэрозоли, надолго закрывшие солнечный свет. В результате наступил период экстремального похолодания, что якобы могло привести к вымиранию видов и резкому сокращению численности людей. Но авторы нового исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences Nexus, представили совсем другую картину.

Международная команда геоантропологов во главе с Гопешем Джа (Gopesh Jha) из Института геоантропологии Макса Планка в Германии изучила отложения в местечке Джвалапурам на юге Индии. Там залегает толстый пласт пепла Тоба — тефры.  

Объем тефры был настолько огромным, что она полностью завалила местную растительность. С помощью микроскопов, рентгена и изотопного анализа исследователи расшифровали эти записи. Оказалось, пепел откладывался не единовременно, а в течение шести лет. Каждый год муссонные дожди смывали свежий пепел в долины, где он смешивался с водой. Затем наступал сухой сезон — влага испарялась, оставляя твердые минеральные корки (хардпаны). Эти циклы повторялись шесть раз. 

Но главное открытие — геохимия слоев. Ученые измерили концентрацию элементов в пепле и хардпанах. В сухие периоды в минеральных корках накапливались кальций, магний и стронций — признаки сильного испарения. Чем больше этих элементов, тем жарче климат. Данные показали, что после первого года, когда температура слегка упала, следующие четыре года стали аномально теплыми. Пик пришелся на пятый цикл — тогда концентрация солей в хардпанах достигла максимума. 

Изотопы углерода в органике подтвердили выводы исследователей. Джа и его коллеги изучили углерод в остатках древних растений, сохранившихся в слоях пепла. Углерод бывает разным, например легким и тяжелым (это и есть изотопы). Когда растениям не хватает воды, они «закрывают» поры на листьях, чтобы меньше испарять влагу. Из-за этого растения поглощают больше тяжелого углерода. 

Соотношение легкого и тяжелого углерода в остатках растений показало, что после извержения Тоба стало так сухо, что растениям пришлось бороться за воду. Но через шесть лет количество тяжелого углерода уменьшилось — значит, дожди вернулись, засуха ослабла, и природа начала оживать. 

Почему потеплело, а не похолодало? Авторы исследования связывают это с Эль-Ниньо — климатическим феноменом, который ослабляет муссоны. Мощные извержения, как показали современные примеры (например, Пинатубо в 1991 году), могут смещать зоны нагрева океана, провоцируя этот феномен. Если Тоба вызвал многолетний Эль-Ниньо, муссонные дожди в Индии стали слабее, а испарение — сильнее. Это объясняет и засуху, и рост температуры. 

Еще причины. Возможно, циркуляция воздушных масс быстро рассеяла аэрозольные частицы, блокирующие солнечный свет. Либо состав выбросов содержал меньше серы, чем предполагали. 

«Теория вулканической зимы после Тоба несостоятельна. Сильнейшие извержения могут влиять на климат непредсказуемо», — объяснил Джа.

В Джвалапураме исследователи нашли каменные орудия как под слоем пепла, так и над ним. Сравнив находки, ученые пришли к выводу, что орудия были изготовлены по одной технологии, а значит, люди не покинули регион после извержения. Потепление и засуха, вероятно, повлияли на ресурсы, но не стали катастрофой для местных обитателей. Возможно, изменения ландшафтов Индии позволили популяциям адаптироваться к новым условиям: люди перемещались между более влажными и сухими зонами. Когда в одних районах становилось слишком сухо из-за засухи, люди могли переходить в соседние зоны, где сохранилась вода и растения. Например, уйти из высохшей долины к реке или в лес. Так они находили еду и воду. 

Согласно новой научной работе, извержение супервулкана Тоба оказалось не столь разрушительным, как предполагали раньше. Вместо многолетнего холода планета испытала короткий период тепла и засухи. Археологические данные и геохимический анализ показали, что природа быстро пришла в себя, а люди продолжили жить в привычных условиях, не покидая места обитания, по крайней мере в Индии. 

У исследования есть свои минусы. Методы, использованные в работе, не позволяют напрямую измерить температуры — только сухость воздуха. Между тем при серьезных похолоданиях на нашей планете в норме происходит и снижение осадков. Например, в ледниковые периоды максимумы осадков всегда намного меньше, чем в межледниковья, а площадь тропических пустынь — намного больше. Кроме того, работа не объясняет «‎бутылочное горлышко» (резкое падение численности) среди людей и некоторых других крупных животных приблизительно 70 тысяч лет назад, выявленное генетиками. Все это означает, что научная дискуссия по «‎вулканической зиме» из-за Тобы скорее всего продолжится, вопреки выводам команды Джа. То есть дискуссию вряд ли закроют, хотя сама версия о климате после извержения и получила неожиданный поворот.