Люди выжили в Южной Африке несмотря на извержение супер-вулкана Тоба

Представьте себе, что вы живете в Африке, и что вдруг лето ушло и никак не вернется назад. Небо приобретает серый оттенок в течение дня и светится красным ночью. Цветы не расцветают. Деревья умирают зимой. Крупные млекопитающие, такие как антилопа, голодают и дают мало мяса и жира хищникам (плотоядным животным и человеческим охотникам), которые зависят от них. Затем из года в год повторяется тот же самый ужасный цикл.

Это картина жизни на Земле после извержения супервулкана, горы Тоба в Индонезии, которое произошло около 74 000 лет назад. В статье, опубликованной на этой неделе в Nature, ученые показывают, что ранние современные люди на побережье Южной Африки процветали, несмотря на это событие.

Извержение вулкана Тамбора, которое было в сотни раз меньше, чем Тоба, также в Индонезии, в 1815 году, как считается, несет ответственность за год без лета в 1816 году. Воздействие на человечество было ужасным — низкая урожайность в Евразии и Северной Америке, голод и массовые миграции. У вулкана Тоба самая большая в мире кальдера площадью 1775 км². В кальдере находится самое крупное озеро острова Суматра. Эффект горы Тоба, супер-вулкана, который затмевает даже массивные извержения Йеллоустоуна более глубокого прошлого, оказал ощутимое влияние на людей во всем мире.

Масштабы падения пепла свидетельствуют о масштабах экологической катастрофы. Огромное количество аэрозолей, попавших в атмосферу, серьезно уменьшило количество солнечного света — с оценками в пределах от 25 до 90 процентов. В этих условиях предсказуемо вымирание растений, и есть свидетельства значительных высыханий, пожаров и изменений растительного сообщества в Восточной Африке сразу после извержения Тобы.

Если гора Тамбора создала такое опустошение в течение целого года — мы можем представить всемирную катастрофу с извержением Тобы, событие, продолжающееся несколько лет, которое подталкивало жизнь на грань вымирания.

В Индонезии источник разрушения был бы очевидным для свидетелей — правда незадолго до их смерти. Однако, как семья охотников-собирателей, живших в Африке 74 000 лет назад, могла бы понять причины внезапного и разрушительного изменения погоды? Наступил голод, и очень много людей погибло от недоедания. Социальные группы были опустошены, и общество находилось на грани краха.

Однако эффект извержения Тоба, несомненно, повлиял бы на некоторые экосистемы больше, чем на другие, возможно, создавая области — называемые рефугией — в которых некоторые человеческие группы выживали лучше других на протяжении всего катаклизма. Условия жизни во многом зависит от типа доступных ресурсов. Прибрежные ресурсы, такие как моллюски, очень питательны и менее восприимчивы к извержению, чем растения и животные внутренних районов.

Вулкан Тоба извергал породы, газ и крошечные микроскопические кусочки (криптотефра) стекла, которые под микроскопом имеют характерную форму крючка. Попавшие в атмосферу эти невидимые фрагменты распространились по всему миру.

Панагиотис Карканас, директор Лаборатории археологических исследований им. Малкольма Х. Винера, в Греции, изучал осколки этого взрыва под микроскопом в куске археологического осадка, заключенного в смолу.

Осколок найден в археологическом объекте в скале, называемым Pinnacle Point 5-6, на южном побережье Южной Африки недалеко от залива Моссел. Отложения датируются возрастом 74 000 лет.

В начале исследования команда ученых привлекла к проекту эксперта-криптотефраграфа Кристин Лейн, которая обучила аспиранта Амбер Сираволо необходимым методам. Рейчел Джонсон позже присоединился в качестве менеджера лаборатории и разработал новые методы оценки.

С нуля, благодаря поддержке Национального научного фонда, они разработали Лабораторию археологических и геологических исследований Cryptotephra, которая сейчас участвует в проектах не только в Африке, но и в Италии, Неваде и Юте.

Осколок вулканического стекла представляет собой отличную химическую подпись, которую ученые могут использовать для слежения за извержением вулкана. В своей статье в Nature команда исследователей описывает обнаружение этих осколков в двух археологических объектах в прибрежной Южной Африке, прослеживая эти осколки до Тобы и документируя жизнедеятельность человека во время и после вулканического извержения.

«Многие предыдущие исследования пытались проверить гипотезу о том, что Тоба серьезно повлиял на людей». «Но они потерпели неудачу, потому что они не смогли представить окончательные доказательства, связывающие человеческую жизнь с точным моментом события».

В большинстве исследований изучался вопрос о том, вызвал ли Тоба изменения окружающей среды. Это произошло, но в таких исследованиях нет археологических данных, необходимых для того, чтобы показать, как Тоба воздействует на людей.

Команда Pinnacle Point была на переднем крае разработки и применения высокоразвитых археологических приемов. Они измеряют все на месте до миллиметровой точности с помощью «общей станции», лазерного измерительного устройства, встроенного в карманные компьютеры для точной и безошибочной записи.

Для создания цифровых моделей мест проживания использовались образцы из общей станции и тысячи других точек, представляющих каменные артефакты, кости и другие культурные остатки древних жителей.

«Эти модели рассказывают нам многое о том, как люди жили в этих местах и как их деятельность менялась во времени», — говорит Эрих Фишер, научный сотрудник Института человеческого происхождения, который построил из данных подробные фотореалистичные 3D-модели. «Мы обнаружили, что во время и после извержения Тоба люди постоянно жили в Южной Африке, и не было никаких доказательств того, что извержение повлияло на их повседневную жизнь».

В дополнение к пониманию того, как Тоба воздействует на людей в этом регионе, исследование имеет другие важные последствия для археологических датирующих методов. Археологические даты в этих возрастных диапазонах неточны — типичная ошибка 10 процентов (или 1000 лет). Тем не менее, выпадение пепла было очень быстрым событием, которое точно датировано. Время осаждения вулканических осадков, вероятно, длилось около двух недель — мгновенно в геологических условиях.

«Мы обнаружили осадки на двух участках, — говорят ученые. «Место Pinnacle Point rockhelter (где люди жили, ели, работали и спали) и участок под открытым небом, расположенный примерно в 10 километрах, называемый Vleesbaai. На этом месте находились люди, возможно, члены той же группы, что и в Pinnacle Point, и делали каменные инструменты. Поиск вулканических осадков в обоих местах позволяет нам связать эти две записи почти в один и тот же момент времени».

Не только это, но и расположение осколков позволяет ученым обеспечить независимый тест на возраст места, оцененный другими методами. Люди жили на участке Pinnacle Point 5-6 от 90 000 до 50 000 лет назад. Ученые использовали оптически стимулированную люминесценцию (OSL) чтобы определить возраст всех слоев грунта и осадков. OSL определяет, когда в последний раз отдельные песчинки подвергаются воздействию света и показал возраст около 74 000 лет.

В 1990-х годах ученые начали утверждать, что извержение горы Тоба, самое мощное за последние два миллиона лет, вызвало долгую вулканическую зиму, которая, возможно, опустошила экосистемы мира и вызвала массовые вымирания людей, даже почти привело к полному вымиранию — так называемое «узкое место» человеческой цивилизации. Считается, что из африканской популяции людей, основной для всего человечества, извержение пережило всего около 10 000 человек.

Новое исследование показывает, что вдоль богатой пищей береговой линии на юге Африки люди процветали несмотря на извержение Тоба, возможно, из-за уникального режима питания на этой береговой линии. Теперь другие исследовательские группы могут использовать новые и передовые методы, разработанные в этом исследовании, и применять их в других частях Африки, чтобы понять, было ли это единственное поселение, которое успешно выжило в эти разрушительные времена.

Больше информации: Eugene I. Smith et al. Humans thrived in South Africa through the Toba eruption about 74,000 years ago, Nature (2018). DOI: 10.1038/nature25967