Mennesker trivedes i Sydafrika gennem Tobas supervulkanudbrud omkring 74, 000 år siden

Forestil dig et år i Afrika, hvor sommeren aldrig kommer. Himlen får en grå nuance i løbet af dagen og lyser rødt om natten. Blomster blomstrer ikke. Træer dør om vinteren. Store pattedyr som antiloper bliver tynde, sulte og give lidt fedt til de rovdyr (kødædere og menneskelige jægere), der er afhængige af dem. Derefter, den samme nedslående cyklus gentager sig selv, år efter år. Dette er et billede af livet på jorden efter supervulkanens udbrud, Mount Toba i Indonesien, omkring 74, 000 år siden. I et papir, der blev offentliggjort i denne uge i Natur , forskere viser, at tidlige moderne mennesker på kysten af ​​Sydafrika trivedes gennem denne begivenhed.

Et udbrud hundrede gange mindre end Mount Toba - Tamboras bjerg, også i Indonesien, i 1815 - menes at have været ansvarlig for et år uden sommer i 1816. Virkningen på den menneskelige befolkning var alvorlige - afgrødefejl i Eurasien og Nordamerika, hungersnød og massevandringer. Virkningen af ​​Mount Toba, en super-vulkan, der dværger selv de massive Yellowstone-udbrud i den dybere fortid, ville have haft en meget større, og længere følt, indflydelse på mennesker over hele kloden.

Omfanget af askefaldet alene vidner om omfanget af miljøkatastrofen. Kæmpe mængder aerosoler, der blev injiceret højt i atmosfæren, ville have stærkt formindsket sollys - med estimater fra 25 til 90 procent lysreduktion. Under disse betingelser, plantedød er forudsigelig, og der er tegn på betydelig tørring, naturbrande og plantesamfund ændres i Østafrika lige efter Toba -udbruddet.

Hvis Mount Tambora skabte en sådan ødelæggelse over et helt år - og Tambora var en hikke sammenlignet med Toba - kan vi forestille os en verdensomspændende katastrofe med Toba -udbruddet, en begivenhed, der varer flere år og skubber livet til randen af ​​udryddelser.

I Indonesien, kilden til ødelæggelsen ville have været tydelig for rædselsslagne vidner - lige før de døde. Imidlertid, som en familie af jæger-samlere i Afrika 74, For 000 år siden, du ville ikke have nogen anelse om årsagen til den pludselige og ødelæggende ændring i vejret. Hungersnød sætter ind, og de helt unge og gamle dør. Dine sociale grupper er ødelagte, og dit samfund er på randen af ​​sammenbrud.

Effekten af ​​Toba -udbruddet ville helt sikkert have påvirket nogle økosystemer mere end andre, muligvis skabe områder - kaldet refugia - hvor nogle menneskelige grupper klarede sig bedre end andre under hele arrangementet. Uanset om din gruppe boede i et sådant tilflugtssted eller ej, ville i høj grad have været afhængig af den type ressourcer, der var til rådighed. Kystressourcer, som skaldyr, er meget nærende og mindre modtagelige for udbrud end planterne og dyrene i indre områder.

Når ildsøjlen, røg og affald sprængte toppen af ​​Toba -bjerget, den spydede sten, gas og små mikroskopiske stykker (kryptotephra) af glas, der under et mikroskop, har en karakteristisk krogform frembragt, når glasset går i stykker over en boble. Pumpet ud i atmosfæren, disse usynlige fragmenter spredes over hele verden.

Panagiotis (Takis) Karkanas, direktør for Malcolm H. Wiener Laboratory for Archaeological Science, American School of Classical Studies, Grækenland, så et enkelt skår af denne eksplosion under et mikroskop i et stykke arkæologisk sediment indkapslet i harpiks.

"Det var en skårpartikel ud af millioner af andre mineralpartikler, som jeg undersøgte. Men det var der, og det kunne ikke være andet, ”siger Karkanas.

Skærven kom fra et arkæologisk sted i en klipper, kaldet Pinnacle Point 5-6, på Sydafrikas sydkyst nær byen Mossel Bay. Sedimenterne dateres til omkring 74, 000 år siden.

"Takis og jeg havde diskuteret potentialet for at finde Toba -skårene i sedimenterne på vores arkæologiske sted, og med sit ørneøje, han fandt en, "forklarer Curtis W. Marean, projektdirektør for udgravningerne i Pinnacle Point. Marean er associeret direktør for Institute of Human Origins ved Arizona State University og æresprofessor ved Center for Coastal Palaeoscience ved Nelson Mandela University, Sydafrika.

Marean viste skærmbilledet til Eugene Smith, en vulkanolog ved University of Nevada i Las Vegas, og Smith bekræftede, at det var et vulkansk skår.

"Pinnacle Point -undersøgelsen bragte mig tilbage til studiet af glasskår fra min kandidatafhandling 40 år tidligere, "siger Smith.

Tidligt i undersøgelsen, teamet hentede ekspert kryptotephra -videnskabsmand Christine Lane, der uddannede kandidatstuderende Amber Ciravolo i de nødvendige teknikker. Racheal Johnsen kom senere til Ciravalo som laboratorieleder og udviklede nye teknikker.

Fra starten, med støtte fra National Science Foundation, de udviklede Cryptotephra Laboratory for Archaeological and Geological Research, som nu er involveret i projekter, ikke kun i Afrika, men i Italien, Nevada og Utah.

Indesluttet i dette skærv af vulkansk glas er en tydelig kemisk signatur, et fingeraftryk, som forskere kan bruge til at spore til morderudbruddet. I deres papir i Natur , holdet beskriver at finde disse skår på to arkæologiske steder i kystnære Sydafrika, spore disse skår til Toba gennem kemisk fingeraftryk og dokumentere en kontinuerlig menneskelig besættelse på tværs af den vulkanske begivenhed.

"Mange tidligere undersøgelser har forsøgt at teste hypotesen om, at Toba ødelagde menneskelige befolkninger, "Marean bemærker." Men de har mislykkedes, fordi de ikke har været i stand til at fremlægge endelige beviser, der forbinder en menneskelig besættelse med det nøjagtige tidspunkt for begivenheden. "

De fleste undersøgelser har undersøgt, om Toba forårsagede miljøændringer eller ej. Det gjorde, men sådanne undersøgelser mangler de arkæologiske data, der er nødvendige for at vise, hvordan Toba påvirkede mennesker.

Pinnacle Point -teamet har været i spidsen for udvikling og anvendelse af meget avancerede arkæologiske teknikker. De måler alt på stedet til millimetrisk nøjagtighed med en "totalstation, "En lasermåleenhed integreret i håndholdte computere til præcis og fejlfri optagelse.

Naomi Cleghorn fra University of Texas i Arlington, registrerede Pinnacle Point -prøverne, da de blev fjernet.

Cleghorn forklarer, "Vi samlede en lang kolonne med prøver - ved at grave en lille mængde sediment ud fra væggen i vores tidligere udgravning. Hver gang vi samlede en prøve, vi skød dens position med totalstationen. "

Prøveplaceringerne fra totalstationen og tusinder af andre punkter, der repræsenterer stenartefakter, knogle, og andre kulturelle rester af de gamle indbyggere blev brugt til at bygge digitale modeller af stedet.

"Disse modeller fortæller os meget om, hvordan folk boede på stedet, og hvordan deres aktiviteter ændrede sig gennem tiden, "siger Erich Fisher, tilknyttet forsker med Institute of Human Origins, der byggede de detaljerede fotorealistiske 3D -modeller ud fra dataene. "Det, vi fandt, var, at under og efter tidspunktet for Toba -udbruddet boede der mennesker kontinuerligt på stedet, og der var ingen tegn på, at det påvirkede deres dagligdag. "

Ud over at forstå, hvordan Toba påvirkede mennesker i denne region, undersøgelsen har andre vigtige konsekvenser for arkæologiske dateringsteknikker. Arkæologiske datoer i disse aldersgrupper er upræcise - 10 procent (eller 1000 år) fejl er typisk. Toba askefald, imidlertid, var en meget hurtig begivenhed, der er blevet præcist dateret. Tidspunktet for aflejring af skår var sandsynligvis omkring to ugers varighed - øjeblikkeligt i geologiske termer.

"Vi fandt skærverne på to steder, "forklarer Marean." Pinnacle Point rockshelter (hvor folk boede, spiste, arbejdede og sov) og et udendørs område omkring 10 kilometer væk kaldet Vleesbaai. Sidstnævnte sted er, hvor en gruppe mennesker, muligvis medlemmer af samme gruppe som dem på Pinnacle Point, sad i en lille cirkel og lavede stenværktøjer. At finde skærverne på begge steder giver os mulighed for at forbinde disse to optegnelser på næsten samme tidspunkt. "

Ikke kun det, men skårplaceringen giver forskerne mulighed for at afgive en uafhængig test af stedets alder estimeret ved hjælp af andre teknikker. Folk boede på Pinnacle Point 5-6-stedet fra 90, 000 til 50, 000 år siden. Zenobia Jacobs med University of Wollongong, Australien, brugt optisk stimuleret luminescens (OSL) til dato 90 prøver og udvikle en model for alder af alle lagene. OSL daterer sidste gang individuelle sandkorn blev udsat for lys.

"Der har været en vis debat om nøjagtigheden af ​​OSL -dating, men Jacobs 'aldersmodel daterede lagene, hvor vi fandt Toba -skårene til omkring 74, 000 år siden - lige på pengene, "siger Marean. Dette giver meget stærk støtte til Jacobs banebrydende tilgang til OSL-dating, som hun har anvendt på steder i det sydlige Afrika og verden.

"OSL -dating er arbejdshestemetoden til konstruktion af tidslinjer for en stor del af vores egen historie. Det er vigtigt at teste, om uret tikker med den korrekte hastighed. Så at få denne grad af bekræftelse er glædeligt, «siger Jacobs.

I 1990'erne, forskere begyndte at argumentere for, at dette udbrud af Mount Toba, den mest magtfulde i de sidste to millioner år, forårsaget en lang levetid vulkansk vinter, der kan have ødelagt verdens økosystemer og forårsaget udbredte befolkningsstyrt, måske endda en nær udryddelsesbegivenhed i vores egen slægt, en såkaldt flaskehals.

Denne undersøgelse viser, at langs den madrige kystlinje i det sydlige Afrika, mennesker trivedes gennem dette mega-udbrud, måske på grund af det unikt rige madregime på denne kystlinje. Nu kan andre forskerhold tage de nye og avancerede metoder, der er udviklet i denne undersøgelse, og anvende dem på deres websteder andre steder i Afrika, så forskere kan se, om det var den eneste befolkning, der kom igennem disse ødelæggende tider.