Askesky truet menneskenes eksistens

I 2024 er det 200 år siden Jens Esmark publiserte[1] sin banebrytende teori om oppdagelsen av Istiden. Historien bak er utførlig fortalt av Geir Hestmark i boka Istidens oppdager. Jens Esmark. Pioneren i Norges fjellverden (2017) og er tilgjengelig i en forkortet versjon på geo365.no. Boka er inspirasjonskilde til en serie artikler som ser på forskjellige aspekter av Istiden, både i Norge og nedover i Europa. Alle artiklene finner du her.

For 74 000 år siden nærmet den globale overflatetemperaturen seg et lavmål. Innlandsisen over Nord-Europa hadde vokst seg stor, samtidig som tundra- og steppelandskapene i Mellom- og Sør-Europa økte i omfang.

Jorda var for alvor på vei inn i en ny istid.

Men for både europeerne og resten av Jordas befolkning skulle det bli enda verre. Med et øredøvende brak, ganske sikkert det største smellet i menneskehetens historie, eksploderte vulkanen Toba på øya Sumatra i Indonesia. Ettervirkningene skapte en naturkatastrofe som savner sidestykke gjennom Istiden.

Vulkanologer fremholder at vulkanutbruddet er det aller største gjennom menneskenes sju millioner år lange historie, og også et av de aller største i Jordas historie.

Det umiddelbare temperaturfallet på 3,5–9 °C[2] forårsaket en «vulkansk vinter» med en påfølgende tusen år lang nedkjøling. Det blir også hevdet at flere og større isbreer kan ha økt Jordas albedo (økt albedo betyr at mer solinnstråling blir reflektert) og dermed forsterket den istiden (MIS 4, 71 000-57 000 før nå) som allerede var i emning.[3]

Livet for menneskene som da levde gikk fra vondt til verre, og mange forskere har hevdet at menneskene var nær ved å bli utslettet. Genetiske studier antyder at det kun var 3 000–10 000 mennesker igjen på Jorda etter denne globale katastrofen.[4]

Det som er skremmende, er at det kan skje igjen. Uten forvarsel.[5]

Opphavet til teorien om «nesten utslettelse» («bottle neck theory») stammer fra 1998[6] og har naturlig nok fått stor oppmerksomhet. Nyere forskning sår imidlertid tvil om riktigheten. Det er nemlig mye som tyder på at mennesker i Asia, Afrika og Europa ikke har blitt synlig påvirket.

Det er uansett lett å se for seg at antall mennesker på Jorda ble sterkt redusert i etterkant av utbruddet. Kulde, dårligere mattilgang og sykdommer beseglet skjebnen deres.

Begynnelsen på en istid

Utbruddet fra Toba faller sammen med begynnelsen på en av de kaldeste periodene av siste istid (marint isotopstadium 4, MIS 4, fra 71 000 til 57 000 år siden)[7]. Forskerne har også vist at isbreene da vokste fortere enn de hadde gjort på 400 000 år, og at isutbredelsen flere steder var større enn under siste istids maksimum. De store mengdene med is er også forklaringen på at havnivået sank med 80 m i løpet av en periode på 12 000 år [8] (sammenlignet med 130 m under siste istids maksimum).

Det er fristende å tro at den «vulkanske vinteren» som Toba forårsaket akselererte nedkjølingen av kloden. Det er like fullt mange forskere som mener at dette ikke kan stemme.

Det hersker uansett ingen tvil om at menneskene gikk inn i en svært vanskelig periode for 74 000 år siden, og at denne fortsatte gjennom mange tusen år, inntil den globale gjennomsnittstemperaturen igjen økte.

Godt etablert i Asia

For 74 000 år siden var det bare to menneskearter igjen på Jorda: neandertalerne og sapiensene.

Neandertalerne var spredt i et bredt belte som strekker seg fra Vest-Europa til langt bortover i Asia. Da det var på det kaldeste, er det mye som tyder på at «europeerne» flyktet sørover til steder der det var varmere, for eksempel Sør-Spania. For «asiatene» som levde nær ekvator, var det derimot fortsatt varmt nok til å være bofaste.

Sapiensene kom fra Afrika til Levanten for mellom 100 000 og 200 000 år siden. Etter hvert vandret de både vestover og østover, og i løpet av 100 000 år hadde de nådd Australia og Sør-Amerika. De kan ha kommet så langt som til Indonesia da utbruddet skjedde.

To arter (?)

Både neandertalerne og sapiensene stammer fra «heidelbergerne» (Homo heidelbergensis). Neandertalerne utviklet seg i Europa, mens sapiensene utviklet seg i Afrika. De to mennesketypene regnes av mange som to forskjellige arter, men DNA-studier beviser at de har hatt felles avkom som igjen har vært i stand til å formere seg.

Da Toba eksploderte hadde derfor både neandertalere og sapienser tilhold «nært» vulkanen, og de ble umiddelbart rammet av trykkbølgen, lavastrømmer, pyroklastiske strømmer og askenedfall.

Fra Island kjenner vi hvordan lavastrømmene hensynsløst invaderer befolkete områder. Pyroklastiske strømmer fra eksplosive vulkaner er likevel mye farligere. De har i snitt hastighet på 100 km/t, men kan komme opp i 700 km/t, og er derfor umulige å rømme fra. Askenedfallet er heller ikke å spøke med. Fra Toba-utbruddet la det seg et 100 m tykt lag over et område på størrelse med Nordland fylke. For plante- og dyrelivet, og dermed også for menneskene, var dette selvsagt nesten totalt ødeleggende. Forskerne har også kartlagt mektigheten av askeavsetningene og viser at laget kan ha vært 3 cm tykt i Øst-Afrika[9].

Senvirkningene av askeutslippene etter eksplosjonen hadde global karakter i form av kraftig nedkjøling og nye nedbørsmønstre. Menneskene – enten de var neandertalere eller sapienser – ble utsatt for ufattelige prøvelser, og det er ikke til å undres over at befolkningen ble tynnet ut.

Var sjanseløse

Katastrofen kan ha startet med flere jordskjelv og mindre eksplosjoner. De var sikkert skremmende nok for menneskene som bodde under eller i nærheten av vulkanen. Slike hendelser var likevel ikke ukjent for dem som levde innenfor eller i nærheten av ildringen. Vi må tro at beretninger om tidligere utbrudd hadde blitt fortalt rundt leirbålet – fra generasjon til generasjon – og kanskje vært opphav til religiøse anfektelser.

Forvarslene ga likevel ingen antydninger om det infernoet som skulle ramme dem da Toba kort tid etter eksploderte med voldsom kraft. Minst 2 800 km³ (tilsvarer en kube der hver sidekant er 30 km) med lava og aske («dense rock equivalents») ble spydd ut, kanskje mye mer, over 13 000 km³. Det største anslaget er basert på analyser av sedimentkjerner fra dyphavene rundt Indonesia. Det er uansett ingen som helst tvil om at utbruddet er det største i menneskenes historie.

De som bodde nærmest vulkanen var alle sjanseløse.

Det er også påstått at Toba spydde ut 100 (!) ganger mer[10] SO₂[11], aske og gass enn Tambora gjorde da den eksploderte i 1815 og på den måten foranlediget «året uten sommer» på den nordlige halvkule.

Den vanvittige trykkbølgen som blåste overende alt og alle som kom i veien, de glohete lavastrømmene som oversvømmet landskapet og drepte alt liv, og de glødende pyroklastiske strømmene[12] (smeltet vulkansk stein med gass) som raserte alt de traff, var likevel bare begynnelsen.

 Askeskyen med svoveldioksid, som spredte seg til de øverste lag av atmosfæren, var så tykk at den skygget for sola i lang tid etterpå. Forskere spekulerer derfor på om den påfølgende vulkanske vinteren med et temperaturfall verden over de første årene etter utbruddet, kanskje så mye som 10 °C på den nordlige halvkulen, nesten tok knekken på hele menneskeheten.

For temperaturen på Jordas overflate er det spesielt mengden svoveldioksid som er avgjørende. Svoveldioksid reagerer med vann og danner bitte små dråper av svovelsyre (aerosoler). Disse fungerer som små speil og vil redusere innstrålingen (mengden sollys) og dermed temperatur og nedbørsmønstre gjennom flere år. Aerosoler fra Toba-utbruddet er funnet i iskjerner så langt borte som både Grønland og Antarktis.

Ingen eller få globale konsekvenser (?)

Nyere forskning sår imidlertid tvil om at menneskeheten var nær ved å bli utryddet. Sedimentkjerner fra Malawisjøen viser for eksempel ingen tegn på at utbruddet ga betydelige temperaturendringer i denne delen av Afrika.

Modelleringer av temperaturene etter utbruddet viser også at virkningene av det var størst nord for ekvator. At området sør i Afrika ikke ble påvirket stemmer derfor med denne studien. Ifølge disse forskerne har utbruddet derfor ikke fremkalt en global katastrofe. Sapiensene, neandertalerne og denisovanerne på den nordlige halvkule kan derimot ha blitt utsatt for regional nedkjøling, opptil 10 °C.

Det er lett å forestille seg at et raskt temperaturfall på mange grader, og medfølgende endringer i klimaet (regn og tørke) hadde enorme konsekvenser for plante- og dyrelivet, og derfor også for menneskenes tilgang til mat. Askenedfallet[13] kan i tillegg ha endret geografien ved at for eksempel elver ble demmet opp og endret løp. Ingen var heller forberedt på at det skulle bli dramatisk kaldere, med enda mer snø og is, på en tid da det allerede var svært kaldt (se temperaturkurve under).

Utfordringene stod i kø. Livet ble med ett mye vanskeligere. Eldre, syke og barn med lav motstandskraft var de første til å bukke under.

Ekstrem tilpasningsevne

Menneskets store fortrinn har alltid vært evnen til å tilpasse seg raske endringer i miljø og habitat. At neandertalerne som da bodde i Europa (sapiensene kom først for 43 000 år siden) likevel fikk «klimasjokk», er hevet over tvil. De ble utsatt for en klimakrise som de nesten ikke klarte å stå imot.

Vi kan bare så vidt ane hvilke menneskelige tragedier som utspilte seg i flerfoldige tiår, for ikke å si århundrer, etter utbruddet. Sult, sykdommer og voldelige konflikter kan ha vært hverdagen for de få som overlevde.

At det ble kaldere, betød også menneskene måtte flykte sørover, til der Europa var varmere. Kanskje helt til Den iberiske halvøya. Tusener av år senere, da det igjen ble et bedre klima, kan flyktningestrømmen ha gått andre veien og helt opp til Nord-Tyskland.

Neste artikkel

I de fem artiklene som har blitt publisert så langt, har jeg skrevet mye om endringer i klimaet på små og store skalaer. Men årsakene har bare blitt overflatisk berørt. Prosesser i atmosfæren, hydrosfæren, litosfæren og biosfæren som bestemmer klimaet er tema for de neste fire artiklene.

Kommentarer til denne artikkelen er velkomne: halfdan@geo365.no

Tre gigantiske utbrudd

Eksplosjoner i denne størrelsesorden og påfølgende temperaturendringer har ikke skjedd ofte i løpet av Jordas historie, men geologene kan vise til en rekke historiske og førhistoriske hendelser der vulkanutbrudd har forårsaket katastrofer med direkte tap av menneskeliv og påfølgende uår med sult og død som konsekvens. Vulkanen Tambora som eksploderte i 1815 er bare et av mange eksempler.

Eksplosjonen på Sumatra for 74 000 år[14] siden er derfor en alvorlig påminnelse om at eksplosive vulkaner har et stort potensial for å forårsake en økologisk katastrofe for menneskeheten.

Den 640 000 år gamle kalderaen i Yellowstone National Park står i en særklasse. Vi kjenner til tre store utbrudd: for 2,1 millioner år siden (2 500 km³), for 1,3 millioner år siden (170 km³) og for 640 000 år siden (1000 km³). Det første av dem var nesten like stort som Toba. Det kan derfor ha ført til en global katastrofe for menneskene som den gang levde i Afrika. Det siste var også gigantisk og må ha vært ødeleggende for alt liv på det amerikanske kontinentet. Men den gangen levde det ingen mennesker der. Med store utbrudd hvert 730 000. år (i snitt), kan det bety at tiden er inne for et nytt gigantisk utbrudd, og mange forskere med behov for oppmerksomhet spekulerer i et snarlig utbrudd. Geologer ved USGS hevder likevel at sjansen for et stort utbrudd i nær fremtid er usedvanlig liten.

Kilde: geo365.no

 

VEI – Vulkaneksplosjonsindeks
Vulkaner med eksplosive utbrudd klassifiseres etter en såkalt VEI-skala («Volcanic Explosivity Index»). Den går fra 1 til 8 og er logaritmisk, og for hver økning i VEI øker volumet i utbruddet 10 ganger (på samme måten som Richters skala for jordskjelv). Fra VEI-5 til VEI-6 øker for eksempel volumet av magma i utbruddet fra mer enn 1 km³ til mer enn 10 km³.

Det er blant annet volumet av stein som beskriver VEI-skalaen. Men hvor ofte det skjer utbrudd (frekvensen), varigheten av et eksplosivt utbrudd, og hvor høyt opp i atmosfæren asken slynges, har også betydning for vulkanens ødeleggende kraft.

For alle utbrudd som er VEI-5 og større slynges asken mer enn 25 km opp i atmosfæren. Asken vil da bli transportert over hele Jorda. Utbruddet fra Mt. St. Helens på vestkysten av USA i 1980 er et eksempel på slik spredning av vulkansk materiale. Utbruddet fra Tambora i 1815 (VEI 7), som skapte uttrykket «året uten sommer», er et annet.

Hvor ofte vulkanen eksploderer, forteller oss hva vi kan forvente, og hvor farlig vulkanen er for oss mennesker.

Supervulkaner har VEI-indeks større enn 8. Mellom VEI-8-utbruddene går det i snitt mer enn 10 000 år, men det har ikke vært noen slike de siste 10 000 år. Det siste skjedde for 26 500 år siden da vulkanen Taupo på New Zealand eksploderte.

Kilde: geo365.no

 

Ignimbritt, tuff og aske gjennom luften

Ignimbritt er en bergart som dannes i forbindelse med et supervulkanutbrudd. Smeltet vulkansk stein med masse gassblærer slynges ut fra vulkanen. Men i motsetning til asken, som slynges høyt opp i atmosfæren, og så faller ned igjen, så renner ignimbrittene som en glødende askesky langs bakken og ødelegger alt som kommer i veien. Tuff er de fint lagdelte bergartene fra et askenedfall. Ignimbritt har store biter av forskjellige bergartsfragmenter samt flatklemte og sammensveisede pimpsteinsbiter. Pimpsteiner er rester etter det varme vulkanske steinskummet.

Kilde: geo365.no

 

[1] Esmark, J. 1824. Bidrag til vor Jordklodes Historie. Magazin for Naturvidenskaberne.

[2] Dette er bare et av flere anslag angitt i den vitenskapelige litteraturen.

[3] Our 40Ar/39Ar age is an order-of-magnitude more precise than previous estimates, resolving the timing of the eruption to the middle of the cold interval between Dansgaard–Oeschger events 20 and 19, when a peak in sulfate concentration occurred as registered by Greenland ice cores. This peak is followed by a ∼10 °C drop in the Greenland surface temperature over ∼150 y, revealing the possible climatic impact of the eruption. http://www.pnas.org/content/early/2012/10/25/1208178109.full.pdf+html

[4] Teorien er sterkt omstridt. En artikkel i Nature hevder dette: “Humans in this region [Sør-Afrika] thrived through the Toba event and the ensuing full glacial conditions, perhaps as a combined result of the uniquely rich resource base of the region and fully evolved modern human adaptation.”

[5] Geologer er ikke i stand til å forutse jordskjelv eller vulkanutbrudd. Og selv om det var mulig, er hendelser av denne typen så voldsomme at det er lite myndigheter kan gjøre for å forebygge ødeleggelser.

[6] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0047248498902196?via%3Dihub

[7] En studie publisert i Nature viser at innlandsisen over Grønland kan ha hatt større utbredelse under MIS 4 enn under siste istids maksimum.

[8] Maria Goni, The climatic and environmental context of the Late Pleistocene. In: Updating Neanderthals. 2022.

[9] https://www.frontiersin.org/files/Articles/97734/feart-02-00016-r2/image_m/feart-02-00016-g002.jpg

[10] https://www.frontiersin.org/files/Articles/97734/feart-02-00016-r2/image_m/feart-02-00016-g002.jpg erupted mass, mass eruption rate (MER),

[11] Lignende utbrudd, om enn ikke så store, har forekommet i Oslofeltet for drøye 250 millioner år siden. Disse er omtalt i geo365.no «Vulkanske kjemper skapte glødende inferno».

[12] Askesuspensjonene gir opphav til bergarten ignimbritt.

[13] I India og Syd-Kinahavet vitner et 15 cm tykt askelag om utbruddet.

[14] Andre opererer med 75 000 år.