Geologia: gigantyczny starożytny wulkan Sumatra uszkodził warstwę ozonową i udusił populację

Badanie wykazało, że katastrofalny spadek poziomu ozonu w atmosferze wokół tropików około 75 000 lat temu spowodował wąskie gardło w populacji.

Eksperci z niemieckiego Instytutu Chemii im. Maxa Plancka odkryli, że poziom ozonu został obniżony o połowę w wyniku erupcji ogromnego wulkanu Toba na Sumatrze.

Uważa się, że Toba była jedną z największych erupcji na Ziemi, która wybuchła na około 5097 mil kwadratowych materii i spowodowała „wulkaniczną zimę” trwającą 6-10 lat.

Jezioro Toba – z 436 milami kwadratowymi wody – uformowało się, by wypełnić przypominającą kocioł pustkę, czyli „kalderę”, pozostawioną przez potężną erupcję.

Ochłodzenie z powodu wulkanicznej zimy mogło mieć różne pośrednie skutki, w tym ochłodzenie oceanów, dłuższe wydarzenia El Niño, nieurodzaju i choroby.

Zespół stwierdził jednak, że blokując promienie słoneczne, a tym samym zapobiegając tworzeniu się ochronnego ozonu, promienie UV bardziej szkodzą ludziom w tropikach.

Według wcześniejszych badań uważa się, że populacja zmniejszyła się do około 10 000 do 30 000 osób po erupcji Toba.

Pomysł, że erupcje wulkanów są odpowiedzialne za spowolnienie wzrostu populacji, został po raz pierwszy zaproponowany przez pisarka naukową Ann Gibbons w 1993 roku.

Autor artykułu i chemik atmosferyczny Sergei Osipov z Instytutu Chemii Maxa Plancka w Moguncji w Niemczech wyjaśnił, że „tuba od dawna uważana jest za przyczynę uduszenia”.

Dodał jednak: „Wstępne badania zmiennych klimatycznych temperatury i opadów nie dostarczyły żadnych konkretnych dowodów na niszczycielski wpływ na rasę ludzką”.

Teraz można ustalić związek między superwulkanem a szyją, powiedział współautor artykułu i geolog Georgi Stenchikov z King Abdullah University of Science and Technology (KAUST).

„Wskazujemy, że promieniowanie UV przy powierzchni jest ewolucyjnym czynnikiem napędzającym tropiki” – wyjaśnił.

Profesor Stenchikov dodał, że efekty klimatyczne, takie jak ochłodzenie spowodowane przez aerozole wulkaniczne w atmosferze blokujące światło słoneczne, stają się bardziej znaczące tylko „w bardziej niestabilnych regionach oddalonych od tropików”.

„Warstwa ozonowa zapobiega przedostawaniu się wysokiego poziomu szkodliwych promieni ultrafioletowych na powierzchnię” – wyjaśnił dr Osipov.

Aby wytworzyć ozon z tlenu atmosferycznego, fotony są potrzebne do zerwania wiązania O₂. Kiedy wulkan uwalnia ogromne ilości dwutlenku siarki (SO₂), powstały pióropusz wulkaniczny pochłania promieniowanie ultrafioletowe, ale blokuje promienie słoneczne.

To, dodał, „ogranicza powstawanie ozonu, tworzy dziurę ozonową i zwiększa szanse na stres UV”.

W swoich badaniach naukowcy przeprowadzili model klimatyczny opracowany przez NASA na superkomputerze w KAUST, aby symulować wpływ różnych rozmiarów erupcji na globalny poziom promieniowania ultrafioletowego.

Modelowanie przeprowadzone przez zespół wykazało, że nawet stosunkowo niewielkie scenariusze supererupcji miały znaczący wpływ na ozon w atmosferze – i że oszacowane emisje dwutlenku siarki z Toba prawdopodobnie zmniejszyły globalny poziom ozonu nawet o 50 procent. Na zdjęciu: zmiany ozonu w zależności od szerokości geograficznej w ciągu dwóch lat po erupcji. Wyczerpanie jest pokazane na niebiesko

Modelowanie wykazało, że nawet stosunkowo niewielkie scenariusze supererupcji miały znaczący wpływ na ozon w atmosferze, a oszacowane emisje dwutlenku siarki z Toby prawdopodobnie zmniejszyły globalny poziom ozonu nawet o 50 procent.

Ta zmiana mogła doprowadzić do wyższych poziomów promieniowania ultrafioletowego docierającego do powierzchni Ziemi, zwiększając szkody dla zdrowia ludzkiego i negatywnie wpływające na wskaźniki przeżywalności.

„Skutki stresu ultrafioletowego mogą być podobne do skutków wojny nuklearnej” – wyjaśnił dr Osipov.

Jezioro Toba – z 436 milami kwadratowymi wody – uformowało się, by wypełnić przypominającą kocioł pustkę, czyli „kalderę”, pozostawioną przez potężną erupcję. Na zdjęciu: teren jeziora Toba na Sumatrze

Uważa się, że Toba była jedną z największych erupcji na Ziemi, która wybuchła na około 5097 mil kwadratowych materii i spowodowała wulkaniczną zimę trwającą 6-10 lat. Na zdjęciu: jezioro Toba wypełniające pustkę przypominającą kocioł, czyli kalderę, pozostawioną przez erupcję wulkanu, jak widać obecnie

Na przykład plony plonów i produktywność morska zmniejszą się z powodu efektów sterylizacji UV. Wyjście bez ochrony przed promieniowaniem UV może spowodować uszkodzenie oczu i oparzenia słoneczne już po 15 minutach.

Doszedł do wniosku: „Z biegiem czasu nowotwory skóry i ogólne uszkodzenia DNA mogły doprowadzić do spadku populacji”.

Pełne wyniki badania zostały opublikowane w czasopiśmie Komunikacja Ziemia i Środowisko ..