Тоба не приложился к "бутылочному горлу" человечества...

Супер-извержение Тоба 75 000 лет назад оставило этот кратер (ныне озеро Тоба, в Индонезии). Фото: NASA; Thinkstock.

Карта озера Малави. Показаны участки GLAD7-MAL05-1 и GLAD7-MAL05-2. Иллюстрация из обсуждаемой статьи

Места обнаружения туфа YTT в Индийском океане, на юге Азии, в Южно-Китайском море (черные кружки). Также показано положение озера Малави и упоминаемых в статье вулканов. Иллюстрация из обсуждаемой статьи

Крошечные частицы вулканического стекла с участка MAL05-1C (фото с помощью электронного микроскопа). Иллюстрация из обсуждаемой статьи

Вот уже 30 лет специалисты спорят о том, насколько катастрофичными были последствия взрыва Тоба. Одно из свидетельств катастрофы – т.н. Youngest Toba Tuff (YTT), слой вулканической тефры,  обнаруженный во множестве точек планеты, в том числе в отложениях Южно-Китайского моря и в Индийском океане, приблизительно в 4500 км к западу от места взрыва, а также на всей территории Индии.  Недавнее датирование туфа YTT методом ⁴⁰Ar/³⁹Ar  высокого разрешения дало возраст 75.0 ± 0.9 тысяч лет. 

В ледовых кернах, полученных в результате бурения ледового щита Гренландии, фиксируется резкий скачок содержания солей серной кислоты, датированный 74.2 ± 1.7 тыс. лет назад. Данное событие  явно коррелирует с YTT, хотя следов вулканического материала в гренландских отложениях не найдено.

На противоположном крае планеты, в антарктических льдах, зафиксирован аналогичный скачок содержания серы.

Оба пика в северном и южном полушариях приходятся в аккурат на начало 1000-летнего похолодания (стадиала). Данный факт широко используется в климатических моделях и в дебатах как довод в пользу того, что взрыв Тоба вызвал глобальное падение температуры на планете. Последовавшую вулканическую зиму часто объявляют причиной «бутылочного горлышка», через которое прошла человеческая популяция примерно в то время. 

Эффект «бутылочного горлышка» - обеднение генофонда по причине очень резкого сокращения численности популяции (до нескольких тысяч,  сотен или даже отдельных особей). Произойти такое может, например, в  результате экологической катастрофы. Считается, что африканская популяция, предковая для современных людей и составлявшая порядка 100 тысяч человек, в один (не очень прекрасный) момент сократилась в 10 раз (см. здесь). 

Существуют и возражения против «импактной» версии: ряд фактов говорит о том, к моменту взрыва Тоба люди уже вышли за пределы Африки, а также что извержение не привело к исчезновению человеческих популяций в Индии. 

Антрополог Майкл Петралгиа, проводя раскопки в местонахождении Джвалапурам на юге Индии,  обнаружил, что здесь перерыва в археологических культурах, синхронного извержению Тоба, не наблюдается: аналогичные палеолитические орудия встречаются и под, и над слоем вулканического пепла… 

Безусловно, в Азии вулканическая зима была. Это подтверждается данными о содержании изотопов кислорода в слоях YTT в морских отложениях Южно-Китайского моря, а также данными о содержании пыльцы и изотопов углерода в осадочных породах Северной Индии и Бенгалии. 

И всё-таки, отсутствие вулканического пепла в полярных льдах и несовершенство методов исследования отложений мешают точно определить влияние Тоба на глобальный климат и на историю человечества. 

YTT: теперь и в Восточной Африке

Авторы новой статьи, только что опубликованной на сайте PNAS, пишут о том, что в отложениях восточноафриканского озера Малави им удалось обнаружить следы того самого туфа YTT – в виде слоя «криптотефры» (криптотефра - тонкие слои крошечных частиц вулканического стекла, не видимых невооруженным глазом и не обнаруживаемых дистанционными методами). 

Озеро Малави:  более 7 тысяч километров к западу от Суматры. Длина озера 600 км, ширина 35 км, максимальная глубина 700 метров. Это второе по величине и самое южное великое озеро Восточно-Африканской рифтовой долины. На глубине более 200 м в озерных водах отсутствует кислород, поэтому накапливающиеся на дне озера отложения не перерабатываются живыми организмами. Такие неповрежденные отложения хранят информацию о событиях, происходивших в регионе давным-давно – например, об изменениях климата. 

В 2005 году в результате глубинного бурения были получены керны с двух участков озера MAL05-1C и MAL05-2A. Исследователи проанализировали верхние 40 метров отложений с обоих участков. Исходя из существующей модели возраста, поиск следов тефры велся на глубине 20-40 м ниже дна озера. 

В результате криптотефра обнаружена на участке MAL05-1C на глубине 28 м. Концентрация микроскопических частиц вулканического стекла составляет около 3500 частиц на грамм. Впоследствии аналогичный слой найден и на втором участке, на глубине около 27 м. В озерных отложениях присутствуют и другие тефросодержащие горизонты (происходящие из вулканической области Rungwe Volcanic Province (RVP) к северо-западу от озера),  но найденная криптотефра отличается от прочей тефры и морфологически, и химически.  Частицы из слоев RVP как правило удлиненные и  пористые, тогда как в слое криптотефры преобладают  плоские частицы, с вогнутой поверхностью и малым количеством пузырьков. По химическому составу криптотефра отличается от всех известных восточноафриканских источников тефры; в то же время ее состав коррелирует с азиатским YTT. Вывод: перед нами пепел, долетевший сюда прямиком с Суматры. 

Итак, получается, что пепел, выброшенный вулканом Тоба, достиг Восточной Африки, распространившись на 3000 км западней, чем было известно до сих пор; соответственно, покрытая им площадь увеличилась как минимум на 2 х 10⁷ км² . Возможно, это не предел, и подобные находки будут сделаны в других точках Африки. 

Первичный слой криптотефры озера Малави имеет толщину 1 см, что соответствует примерно 30 годам. Тоненький слой, концентрация менее 3500 микрочастиц на грамм… 

По мнению авторов, прямое воздействие пепла такой низкой концентрации на местную экосистему должно быть незначительным. 

Далее исследователи тщательно изучили 2-хмиллиметровые «срезы» отложений ниже, в пределах, и выше горизонта YTT на участке Малави MAL05-1C. 

Основу отложений составляет диатомовая илистая глина с преобладанием водорослей рода Aulacoseira. Состав этой глины во всех срезах в интервале 4 см существенно не меняется.

Рентгеновское флуоресцентное сканирование показывает некоторый рост отношения Si/Ti, что говорит о повышенной производительности диатомовых водорослей. Однако не зафиксировано никаких изменений в количестве серы, а также  в показателях, характеризующих содержание органического вещества в озерных осадках.

Если бы температура в регионе снизилась на 4 градуса (как предполагалось),  в водах Малави начались бы серьезные пертурбации, и значительная часть биоты в верхних слоях озера вымерла бы. Судя по отложениям – ничего подобного не произошло.

Палеотемпературные реконструкции дают скромную цифру – падение температуры примерно на 1,5 °C по отношению к слоям выше и ниже. Это не катастрофа. 

Авторы делают вывод: предполагаемая «вулканическая зима» до Восточной Африки не докатилась и, следовательно, причиной «бутылочного горлышка» человеческой популяции быть не могла … 

Источник:

• Christine S. Lane, Ben T. Chorn, and Thomas C. Johnson. Ash from the Toba supereruption in Lake Malawi shows no volcanic winter in East Africa at 75 ka // PNAS April 29, 2013 http://www.pnas.org/content/early/2013/04/24/1301474110.abstract

См. также:

• Слухи об извержении Тоба сильно преувеличены?
• О митохондриальной Еве и генетическом разнообразии современного человечества