Teorie katastrofy Toba - Toba catastrophe theory

Nejmladší erupce Toby
Tobaeruption.png
Umělcův dojem z erupce z asi 42 kilometrů (26 mi) nad severní Sumatrou
Sopka Komplex Toba Caldera
datum 75 000 ± 900 let BP
Typ Ultra-plinianský
Umístění Sumatra , Indonésie 2,6845 ° S 98,8756 ° E Souřadnice : 2,6845 ° S 98,8756 ° E
2 ° 41'04 "N 98 ° 52'32" E /  / 2,6845; 98,87562 ° 41'04 "N 98 ° 52'32" E /  / 2,6845; 98,8756
VEI 8
Dopad Druhá nejnovější supervulkanická erupce; dopad sporný
Toba zoom.jpg

Nejmladší Toba erupce byla supervolcanic erupce , ke kterému došlo asi před 75.000 roky v místě dnešního jezera Toba na Sumatře , Indonésie . Je to jeden z Země je největší známá výbušné erupce . Teorie Toba katastrofa si myslí, že tato událost způsobila globální sopečnou zimu od šesti do deseti let a možná i 1000 let trvající chladicí epizodu.

V roce 1993 vědecká novinářka Ann Gibbons předpokládala, že v evoluci člověka došlo před 70 000 lety k zúžení populace , a navrhla, že to bylo způsobeno erupcí. Geolog Michael R. Rampino z New York University a vulkanolog Stephen Self z University of Hawai 'i v Mānoa její návrh podporují. V roce 1998 teorii zúžení dále rozvinul antropolog Stanley H. Ambrose z University of Illinois v Urbana – Champaign . Kontextové i globální zimní teorie jsou kontroverzní. Nejmladší studovanou supervulkanickou erupcí je erupce nejmladšího toby.

Supervulkanická erupce

K erupci nejmladší Toby došlo na současném místě jezera Toba v Indonésii , asi 75 000 ± 900 let BP podle datování draslíkovým argonem . Tato erupce byla poslední a největší ze čtyř erupcí komplexu Toba Caldera během čtvrtohor a je také rozpoznána z diagnostického horizontu popela, nejmladšího tufského tufu . Měl odhadovaný index vulkanické explozivity (VEI) 8 (nejvyšší hodnocení ze všech známých erupcí na Zemi); významně přispělo ke komplexu kaldera 100 × 35 km . Odhady ekvivalentu husté horniny (DRE) erupčního objemu erupce se pohybují mezi 2 000 km 3 a 3 000 km 3 ; nejběžnější odhad DRE je 2 800 km 3 (asi7 × 10 15  kg ) vybuchlého magmatu, z toho 800 km 3 bylo uloženo při pádu popela.

Vybuchlá hmota byla přinejmenším 12krát větší než největší sopečná erupce v nedávné historii, erupce Mount Tambora v Indonésii v roce 1815 , která způsobila na severní polokouli „ Rok bez léta “ v roce 1816 . Vybuchlá hmota Toby uložila po celé jižní Asii vrstvu popela silnou asi 15 centimetrů (5,9 palce) . Deka sopečného popela byla také uložena nad Indickým oceánem , Arabským mořem a Jihočínským mořem . Hlubinná jádra získaná z Jihočínského moře rozšířila známý dosah erupce, což naznačuje, že výpočet 2 800 km 3 erupční hmoty je minimální hodnota nebo dokonce podhodnocení. Na základě nových metod (výpočetní disperzní model popela využívající 3D časově závislý disperzní model tephra, soubor větrných polí a několik desítek měření tloušťky ložiska tephra YTT), komplex Toba Caldera pravděpodobně vybuchl až 13 200 km 3 v celkovém objemovém objemu. To vedlo k tomu, že některé zdroje označily erupci Youngest Toba za událost „VEI-9“.

Sopečné modely počítačů pro zimní a globální chlazení

Geolog Michael R. Rampino a vulkanolog Stephen Self tvrdí, že erupce způsobila „krátké, dramatické ochlazení nebo„ sopečnou zimu “, což mělo za následek pokles globální průměrné povrchové teploty o 3–5 ° C (5,4–9,0 ° F) ). Důkazy z grónských ledových jader naznačují období 1000 let s nízkými δ 18 O a zvýšeným ukládáním prachu bezprostředně po erupci. Erupce mohla způsobit toto 1 000 let trvající období chladnějších teplot (stadial), z nichž dvě století lze přičíst přetrvávání stratosférického zatížení Toba. Rampino a Self věří, že globální ochlazování již probíhalo v době erupce, ale že proces byl pomalý; nejmladší tufský tuf „možná poskytl další„ nakopnutí “, které způsobilo, že se klimatický systém přepnul z teplých do studených stavů“. Ačkoli Clive Oppenheimer odmítá hypotézu, že erupce spustila poslední zalednění, souhlasí s tím, že mohla být zodpovědná za tisíciletí chladného klimatu před 19. událostí Dansgaard – Oeschger .

Podle Alana Robocka, který rovněž publikoval jaderné zimní zprávy, erupce Toby nevyvolala poslední dobu ledovou. Za předpokladu emise šesti miliard tun oxidu siřičitého však jeho počítačové simulace dospěly k závěru, že k maximálnímu globálnímu ochlazení přibližně o 15 ° C (27 ° F) došlo po dobu tří let po erupci a že toto chlazení bude trvat desítky let, což je zničující život. Vzhledem k tomu, že rychlost nasyceného adiabatického záběru je 4,9 ° C/1 000 m (1,5 ° C/1 000 ft; 2,7 ° F/1 000 ft) pro teploty nad bodem mrazu, byla stromová linie a hranice sněhu o 3 000 m (9 800 stop) nižší při tentokrát. Klima se během několika desetiletí zotavilo a Robock nenalezl žádný důkaz, že by 1 000 let chladné období pozorované v záznamech ledového jádra Grónska bylo důsledkem výbuchu Toby. Naproti tomu Oppenheimer se domnívá, že odhady poklesu povrchové teploty o 3–5 ° C jsou pravděpodobně příliš vysoké, a navrhuje, aby teploty klesly pouze o 1 ° C. Robock kritizoval Oppenheimerovu analýzu a tvrdil, že je založena na zjednodušujících vztazích T- Forcing .

Navzdory těmto odlišným odhadům se vědci shodují na tom, že supervulkanická erupce stupnice v komplexu Toba Caldera musela vést k velmi rozsáhlým vrstvám popela a vstřikování škodlivých plynů do atmosféry s celosvětovým dopadem na počasí a klima. Údaje o ledových jádrech Grónska navíc v tuto dobu vykazují náhlé změny klimatu , ale neexistuje shoda v tom, že by erupce přímo vyvolala 1 000 let chladné období pozorované v Grónsku nebo spustila poslední zalednění.

Fyzická data odporující zimní hypotéze

V roce 2013 archeologové pod vedením Christine Lane hlásili nález mikroskopické vrstvy sklovitého sopečného popela v sedimentech jezera Malawi a definitivně spojili popel se 75 000 let starou erupcí v komplexu Toba Caldera, ale nenašli žádnou změnu fosilního typu v blízkosti vrstva popela, něco, co by se dalo očekávat po silné sopečné zimě . Došli k závěru, že erupce výrazně nezměnila klima východní Afriky, což přitahovalo kritiku Richarda Robertsa. Lane vysvětlil: „Zkoumali jsme stěrová sklíčka v intervalu 2 mm, což odpovídá subdekadálnímu rozlišení, a rentgenové fluorescenční skenování v intervalech 200 µm odpovídá rozlišení za rok. Nezaznamenali jsme žádnou zjevnou změnu ve složení sedimentu ani v poměru Fe/Ti , což naznačuje, že po superobjevení Toby nedošlo k tepelně poháněnému převrácení vodního sloupce. “ V roce 2015 nová studie o klimatu východní Afriky podpořila Laneův závěr, že „s Mount Toba není spojeno žádné významné ochlazení“.

Teorie genetického zúžení

Genetické zúžení u lidí

Erupce nejmladší Toby byla spojena s genetickým problémem v evoluci člověka asi před 70 000 lety, což mohlo mít za následek závažné snížení velikosti celkové lidské populace v důsledku účinků erupce na globální klima. Podle teorie genetického zúžení se před 50 000 až 100 000 lety lidská populace prudce snížila na 3 000–10 000 přeživších jedinců. Je podpořen některými genetickými důkazy, které naznačují, že dnešní lidé pocházejí z velmi malé populace mezi 1 000 a 10 000 chovných párů, které existovaly asi před 70 000 lety.

Zastánci teorie genetických zúžení (včetně Robocka) naznačují, že erupce nejmladšího Toby vedla ke globální ekologické katastrofě, včetně ničení vegetace spolu s vážným suchem v pásu tropického deštného pralesa a v monzunových oblastech. Desetiletá sopečná zima vyvolaná erupcí mohla do značné míry zničit potravinové zdroje lidí a způsobit závažné snížení velikosti populace. Tyto změny životního prostředí mohly u mnoha druhů, včetně hominidů , způsobit zúžení populace ; to zase může urychlit diferenciaci uvnitř menší lidské populace. Genetické rozdíly mezi moderními lidmi proto mohou odrážet změny za posledních 70 000 let, nikoli postupnou diferenciaci během stovek tisíc let.

Další výzkum zpochybnil souvislost mezi komplexem Toba Caldera a genetickým problémem. Například starověké kamenné nástroje v jižní Indii byly nalezeny nad a pod silnou vrstvou popela z erupce Youngest Toba a byly velmi podobné napříč těmito vrstvami, což naznačuje, že prachová mračna z erupce nezničila toto místní obyvatelstvo. Další archeologické důkazy z jižní a severní Indie také naznačují nedostatek důkazů o účincích erupce na místní populace, což vede autory studie k závěru, že „mnoho forem života přežilo supererupci, na rozdíl od jiného výzkumu, který naznačil významný výskyt zvířat. vyhynutí a genetická zúžení “. Důkazy z pylové analýzy však naznačují prodloužené odlesňování v jižní Asii a někteří vědci navrhli, že erupce Toby mohla přinutit lidi přijmout nové adaptivní strategie, které jim možná umožnily nahradit neandrtálce a „jiné archaické lidské druhy“.

Mezi další výhrady patří potíže s odhadováním globálních a regionálních klimatických dopadů erupce a nedostatek přesvědčivých důkazů o erupci předcházející úzkému místu. Genetická analýza sekvencí Alu napříč celým lidským genomem ukázala, že efektivní velikost lidské populace byla před 1,2 miliony let menší než 26 000; možná vysvětlení nízké velikosti populace lidských předků mohou zahrnovat opakovaná zúžení populace nebo periodické náhradní události u konkurenčních poddruhů Homo .

Genetické překážky u jiných savců

Některé důkazy poukazují na genetická zúžení ostatních zvířat v důsledku erupce nejmladšího toby. Populace šimpanze z východní Afriky , bornejského orangutana , středoindického makaka , geparda a tygra , to vše se zotavilo z velmi malých populací zhruba před 70 000–55 000 lety.

Odhaduje se, že k oddělení jaderných genových fondů gorily východní nížinné a gorily nížinné došlo zhruba před 77 700 lety.

Migrace za Tobou

Přesné geografické rozložení anatomicky moderních lidských populací v době erupce není známo a přežívající populace možná žily v Africe a následně se stěhovaly do jiných částí světa. Analýzy mitochondriální DNA odhadly, že k hlavní migraci z Afriky došlo před 60 000–70 000 lety, což je v souladu s datováním erupce nejmladší Toby přibližně před 75 000 lety.

Kritika

Studie Chada Yosta z roku 2018 a kolegů z jader z jezera Malawi z období erupce nejmladší Toby neprokázala sopečnou zimu a tvrdí, že na africké lidi to nemělo žádný vliv. Z pohledu Johna Hawka studie potvrzuje důkazy z různých studií, že erupce neměla zásadní klimatický účinek ani žádný vliv na lidské počty.

Viz také

Citace a poznámky

Reference

Další čtení

  • „Když lidé téměř zmizeli“, Donald R. Prothero

externí odkazy