Представьте себе год в Африке, когда лето никогда не наступает. Небо днем приобретает серый оттенок, а ночью светится красным. Цветы не распускаются. Деревья умирают зимой. Крупные млекопитающие, такие как антилопы, худеют, голодают и дают мало жира зависимым от них хищникам (хищникам и людям-охотникам). Затем этот же печальный цикл повторяется из года в год. Это картина жизни на Земле после извержения супервулкана горы Тоба в Индонезии около 74 000 лет назад. В статье, опубликованной на этой неделе в журнале Nature, ученые показывают, что люди раннего Нового времени на побережье Южной Африки процветали благодаря этому событию.
Извержение вулкана Тамбора в 1815 году, которое в сто раз меньше, чем гора Тоба, считается причиной того, что в 1816 году не было лета. Воздействие на человеческое население было ужасным - неурожаи в Евразии и Северной Америке, голод и массовые миграции. Воздействие вулкана Тоба, супервулкана, который затмевает даже массивные извержения Йеллоустона более глубокого прошлого, оказало бы гораздо большее и более продолжительное воздействие на людей во всем мире.
О масштабах экологической катастрофы свидетельствует только масштаб пеплопада. Огромные количества аэрозолей, выбрасываемых высоко в атмосферу, серьезно уменьшили бы количество солнечного света - по оценкам, снижение света составило бы от 25 до 90 процентов. В этих условиях гибель растений предсказуема, и есть свидетельства значительного высыхания, лесных пожаров и изменений растительных сообществ в Восточной Африке сразу после извержения Тоба..
Если гора Тамбора произвела такое опустошение в течение целого года - а Тамбора была икотой по сравнению с Тобой - мы можем представить себе всемирную катастрофу с извержением Тоба, событием, длившимся несколько лет и поставившим жизнь на грань исчезновения.
В Индонезии источник разрушения был бы очевиден для перепуганных свидетелей - прямо перед смертью. Однако, как семья охотников-собирателей в Африке 74 000 лет назад, вы не имели ни малейшего представления о причине внезапного и разрушительного изменения погоды. Наступает голод, умирают и молодые, и старые. Ваши социальные группы опустошены, а ваше общество находится на грани краха.
Влияние извержения Тоба, безусловно, повлияло бы на некоторые экосистемы больше, чем на другие, возможно, создав области, называемые убежищами, в которых одни группы людей действовали лучше, чем другие, на протяжении всего события. Жила бы ваша группа в таком убежище или нет, во многом зависело бы от типа доступных ресурсов. Прибрежные ресурсы, такие как моллюски, очень питательны и менее подвержены извержению, чем растения и животные внутренних районов.
Когда столб огня, дыма и обломков вырвался на вершину горы Тоба, он извергнул камни, газ и крошечные микроскопические кусочки (криптотефру) стекла, которые под микроскопом имеют характерную форму крючка, образующуюся при стекло трескается по пузырю. Выброшенные в атмосферу, эти невидимые фрагменты разлетелись по миру.
Панагиотис (Такис) Карканас, директор Лаборатории археологических наук Малкольма Х. Винера, Американская школа классических исследований, Греция, увидел единственный осколок этого взрыва под микроскопом в куске археологических отложений, заключенных в смолу..
"Это была одна осколочная частица из миллионов других минеральных частиц, которые я исследовал. Но она была там, и это не могло быть ничем другим", - говорит Карканас.
Осколок прибыл из археологических раскопок в каменном убежище под названием Pinnacle Point 5-6 на южном побережье Южной Африки недалеко от города Моссел-Бей. Отложения датируются примерно 74 000 лет назад.
"Такис и я обсудили возможность обнаружения осколков Тоба в отложениях нашего археологического памятника, и своим зорким взглядом он нашел один", - объясняет Кертис В. Мареан, руководитель проекта раскопок в Пиннакл-Пойнт.. Мареан - заместитель директора Института происхождения человека в Университете штата Аризона и почетный профессор Центра прибрежных палеонаук Университета Нельсона Манделы в Южной Африке.
Мареан показала изображение осколка Юджину Смиту, вулканологу из Университета Невады в Лас-Вегасе, и Смит подтвердил, что это вулканический осколок.
"Исследование Pinnacle Point вернуло меня к изучению осколков стекла из моей магистерской диссертации 40 лет назад", - говорит Смит.
В начале исследования команда пригласила эксперта по криптотефре Кристин Лейн, которая обучила аспирантку Амбер Чираво необходимым методам. Рэйчел Джонсен позже присоединилась к Чиравало в качестве руководителя лаборатории и разработала новые методы.
С нуля при поддержке Национального научного фонда была создана Лаборатория археологических и геологических исследований Cryptotephra, которая сейчас участвует в проектах не только в Африке, но и в Италии, Неваде и Юте.
В этом осколке вулканического стекла заключена отчетливая химическая сигнатура, отпечаток пальца, который ученые могут использовать, чтобы проследить убийственное извержение. В своей статье в журнале Nature команда описывает обнаружение этих осколков в двух археологических памятниках на побережье Южной Африки, отслеживание этих осколков до Тоба с помощью химического снятия отпечатков пальцев и документирование непрерывного присутствия человека во время вулканического извержения.
«Многие предыдущие исследования пытались проверить гипотезу о том, что Тоба опустошила человеческую популяцию», - отмечает Мареан. «Но они потерпели неудачу, потому что не смогли предоставить убедительных доказательств, связывающих занятие человека с точным моментом события».
В большинстве исследований изучалось, вызывает ли Тоба изменение окружающей среды. Так оно и было, но таким исследованиям не хватает археологических данных, необходимых для того, чтобы показать, как Тоба влияет на людей.
Команда Pinnacle Point находится в авангарде разработки и применения передовых археологических методов. Они измеряют все на месте с точностью до миллиметра с помощью «тахеометра», лазерного измерительного устройства, интегрированного в карманные компьютеры для точной и безошибочной записи.
Наоми Клегхорн из Техасского университета в Арлингтоне записала образцы Pinnacle Point по мере их удаления.
Клегхорн объясняет: «Мы собрали длинную колонку образцов, выкопав небольшое количество осадка из стены наших предыдущих раскопок. Каждый раз, когда мы собирали образец, мы снимали его положение с помощью тахеометра. затем точно сравните положение образца с нашими раскопанными культурными остатками - мусором, оставленным древними людьми на этом месте. Мы также можем сравнить положение нашего образца криптотефры с образцами, взятыми для датировки и анализа окружающей среды».
В дополнение к пониманию того, как Тоба повлиял на людей в этом регионе, исследование имеет и другие важные последствия для методов археологического датирования. Археологические даты в этих возрастных диапазонах неточны - типична ошибка 10 процентов (или 1000 лет). Однако пеплопад Тоба был очень быстрым событием, которое было точно датировано. Время отложения осколков, вероятно, длилось около двух недель - мгновенно по геологическим меркам.
«Мы нашли осколки в двух местах, - объясняет Мареан. «Убежище на Пиннакл-Пойнт (где люди жили, ели, работали и спали) и площадка под открытым небом примерно в 10 километрах от нее под названием Влисбаай. На этом последнем месте группа людей, возможно, членов той же группы, что и в Пиннакл-Пойнт, сидели в маленьком кругу и делали каменные орудия. Обнаружение черепков на обоих стоянках позволяет нам связать эти две записи почти в один и тот же момент времени."
Не только это, но и местоположение осколка позволяет ученым провести независимую проверку возраста участка, оцененного другими методами. Люди жили на участке Пиннакл-Пойнт 5-6 от 90 000 до 50 000 лет назад. Зенобия Джейкобс из Университета Вуллонгонга, Австралия, использовала оптически стимулированную люминесценцию (ОСЛ) для определения возраста 90 образцов и разработки модели возраста всех слоев. OSL датирует последний раз, когда отдельные песчинки подвергались воздействию света.
«Были некоторые споры о точности датирования OSL, но возрастная модель Джейкобса датирует слои, в которых мы нашли осколки Тоба, примерно 74 000 лет назад - прямо на деньгах», - говорит Мареан. Это дает очень сильную поддержку передовому подходу Джейкобс к датированию OSL, который она применила к сайтам на юге Африки и во всем мире.
«Датирование OSL - это метод рабочей лошадки для построения временных шкал для большей части нашей собственной истории. Важно проверить, идут ли часы с правильной скоростью. Поэтому получение такой степени подтверждения приятно», - говорит Джейкобс.
В 1990-х годах ученые начали утверждать, что это извержение горы Тоба, самое мощное за последние два миллиона лет, вызвало продолжительную вулканическую зиму, которая, возможно, опустошила экосистемы мира и вызвала массовые демографические катастрофы., возможно, даже близкое к исчезновению событие в нашей родословной, так называемое узкое место.
Это исследование показывает, что вдоль богатого едой побережья южной Африки люди процветали во время этого мегаизвержения, возможно, из-за уникально богатого продовольственного режима на этом побережье. Теперь другие исследовательские группы могут использовать новые и передовые методы, разработанные в этом исследовании, и применять их на своих объектах в других частях Африки, чтобы исследователи могли увидеть, была ли это единственная популяция, пережившая эти разрушительные времена.