Теория катастрофы Тоба - Toba catastrophe theory

Самое молодое извержение Тоба
Tobaeruption.png
Впечатление художника об извержении с высоты примерно 42 км (26 миль) Северная Суматра
ВулканОзеро Тоба Кальдера
Дата75000 ± 900 лет BP
ТипУльтраплинианский
РасположениеСуматра, Индонезия
2 ° 41′04 ″ с.ш. 98 ° 52′32 ″ в.д. / 2,6845 ° с. Ш. 98,8756 ° в. / 2.6845; 98.8756Координаты: 2 ° 41′04 ″ с.ш. 98 ° 52′32 ″ в.д. / 2,6845 ° с. Ш. 98,8756 ° в. / 2.6845; 98.8756
VEI8
ВлияниеВторое по времени супервулканическое извержение; воздействие оспаривается
Тоба zoom.jpg

В Самое молодое извержение Тоба был супервулканический извержение произошедшее около 75000 лет назад на месте современного Озеро Тоба в Суматра, Индонезия. Это один из земной шар с крупнейшие известные взрывные извержения. В Теория катастрофы Тоба считает, что это событие вызвало глобальный вулканическая зима от шести до десяти лет и, возможно, на период похолодания продолжительностью в 1000 лет.

В 1993 году научный журналист Энн Гиббонс утверждала, что узкое место населения произошло в эволюции человека около 70 000 лет назад, и она предположила, что это было вызвано извержением. Геолог Майкл Р. Рампино из Нью-Йоркский университет и вулканолог Стивен Селф из Гавайский университет в Маноа поддержите ее предложение. В 1998 году теория узких мест получила дальнейшее развитие антропологом Стэнли Х. Амброузом из Университет штата Иллинойс в Урбане-Шампейн. Обе теории связи и глобальной зимы спорны.[1]Самое молодое извержение Тоба является наиболее изученным супервулканическим извержением.[2][3]

Супервулканическое извержение

Смотрите также: Список крупных извержений вулканов

Самое молодое извержение Тоба произошло на нынешнем месте Озеро Тоба в Индонезия, около 75000 ± 900 лет BP в соответствии с калий-аргон датирование.[4] Это извержение было последним и самым крупным из четырех извержений кальдеры озера Тоба во время Четвертичный период, а также распознается по его диагностическому горизонту пеплопада, Самый молодой Тоба туф.[5] Было оценено индекс вулканической взрывоопасности из 8 (самый высокий рейтинг из всех известных извержений на Земле); он внес ощутимый вклад в 100 × 35 км кальдера сложный.[6] Эквивалент плотного рока (DRE) оценки эруптивного объема при извержении колеблются от 2 000 до 3 000 км 3; наиболее распространенная оценка DRE составляет 2800 км³ (около 7×1015 кг) извергнутой магмы, из которых 800 км³ выпало в виде пеплопадов.[7]

Извергнутая масса была как минимум в 12 раз больше, чем масса самого большого извержения вулкана в новейшей истории, извержения 1815 года. Гора Тамбора в Индонезии, что вызвало 1816 г. "Год без лета "в Северном полушарии.[8] Извергнувшаяся масса Тоба образовала слой пепла толщиной около 15 сантиметров (5,9 дюйма) на всей территории Южная Азия. Покрывало вулканического пепла также было покрыто Индийский океан, то арабское море, а Южно-Китайское море.[9] Глубоководные керны, извлеченные из Южно-Китайского моря, увеличили известную досягаемость извержения, что позволяет предположить, что расчет извергнутой массы в 2800 км3 является минимальным значением или даже заниженной оценкой.[10] Основываясь на новых методах (концентрация кристаллов и экспоненциальный), кальдера озера Тоба, возможно, извергнула до 3200 км3 игнимбрита и ко-игнимбрита.

Компьютерные модели вулканической зимы и глобального похолодания

Геолог Майкл Р. Рампино и вулканолог Стивен Селф утверждают, что извержение вызвало «кратковременное резкое похолодание или« вулканическую зиму »», что привело к падению средней глобальной приземной температуры на 3–5 ° C.[11] Свидетельства из Гренландия ледяные керны указывает на 1000-летний период низкого δ18О и увеличенное осаждение пыли сразу после извержения. Извержение могло быть причиной этого 1000-летнего периода более низких температур (стадий), два столетия из которых можно объяснить сохранением стратосферной нагрузки Тоба.[12] Рампино и Селф полагают, что глобальное похолодание уже происходило во время извержения, но этот процесс был медленным; самый молодой Тоба туф «мог дать дополнительный« толчок », который заставил климатическую систему переключиться из теплого состояния в холодное».[13] Хотя Клайв Оппенгеймер отвергает гипотезу о том, что извержение вызвало последнее оледенение,[14] он согласен с тем, что это могло быть причиной тысячелетия прохладного климата до 19-го Событие Дансгаарда-Эшгера.[15]

По словам Алана Робока, который также опубликовал ядерная зима Согласно документам, извержение Тоба не привело к последнему ледниковому периоду. Однако если предположить, что выбросы составляют шесть миллиардов тонн Диоксид серы, его компьютерное моделирование пришло к выводу, что максимальное глобальное похолодание примерно на 15 ° C произошло в течение трех лет после извержения, и что это похолодание продлится десятилетия, опустошая жизнь.[16] Потому что насыщенный адиабатический градиент составляет 4,9 ° C / 1000 м для температур выше точки замерзания,[17] то линия дерева и снежная линия были примерно на 3000 м (9900 футов) ниже в это время.[куда? ] Климат восстановился за несколько десятилетий, и Робок не обнаружил доказательств того, что 1000-летний холодный период, наблюдаемый в записях кернов льда Гренландии, был результатом извержения Тоба. Напротив, Оппенгеймер считает, что оценки падения температуры поверхности на 3-5 ° C, вероятно, слишком завышены, и предполагает, что температура упала только на 1 ° C.[18] Робок подверг критике анализ Оппенгеймера, утверждая, что он основан на упрощенном Т-форсинг отношения.[19]

Несмотря на эти разные оценки, ученые согласны с тем, что супервулканическое извержение масштаба в кальдере озера Тоба должно было привести к очень обширным слоям пеплопадов и выбросу вредных газов в атмосферу, что повлияло на погоду и климат во всем мире.[20] Кроме того, данные ледяного керна Гренландии показывают резкое изменение климата примерно в это время[21] но нет единого мнения о том, что извержение непосредственно вызвало 1000-летний холодный период, наблюдаемое в Гренландии, или спровоцировало последнее оледенение.[22]

Физические данные, противоречащие зимней гипотезе

В 2013 году археологи во главе с Кристин Лейн, сообщили об обнаружении микроскопического слоя стекловидного вулканического пепла в отложениях Озеро Малави и окончательно связал пепел с 75000-летним извержением в кальдере озера Тоба, но не обнаружил никаких изменений в типе окаменелостей вблизи слоя пепла, чего можно было бы ожидать после серьезного вулканическая зима. Они пришли к выводу, что извержение существенно не изменило климат Восточной Африки.[23][24] привлечение критики со стороны Ричарда Робертса.[25] Лейн объяснил: «Мы исследовали мазки с интервалом 2 мм, что соответствует субдекадному разрешению, а рентгеновское флуоресцентное сканирование, проведенное с интервалами 200 мкм, соответствует субгодичному разрешению. Мы не наблюдали очевидных изменений в составе осадка или соотношении Fe / Ti , что свидетельствует о том, что после сверхразрушения Тоба не произошло никакого переворота водяного столба, вызванного термическим воздействием ».[26] В 2015 году новое исследование климата Восточной Африки подтвердило вывод Лейна о том, что «не было значительного похолодания, связанного с горой Тоба».[27]

Теория генетического узкого места

Генетическое узкое место у людей

Извержение самого молодого Тоба было связано с генетическое узкое место в эволюции человека около 70 000 лет назад,[28][29] что могло произойти в результате резкого сокращения численности населения в целом из-за воздействия извержения на глобальный климат.[30] Согласно теории генетического узкого места, между 50 000 и 100 000 лет назад человеческие популяции резко сократились до 3 000–10 000 выживших особей.[31][32] Это подтверждается некоторыми генетическими данными, свидетельствующими о том, что сегодняшние люди произошли от очень небольшой популяции, насчитывающей от 1 000 до 10 000 размножающихся пар, существовавших около 70 000 лет назад.[33][34]

Сторонники теории генетического узкого места (включая Робока) предполагают, что извержение самого молодого Тоба привело к глобальной экологической катастрофе, включая уничтожение растительности и сильную засуху в тропический лес пояс и в муссонных регионах. Десятилетняя вулканическая зима, вызванная извержением, могла в значительной степени уничтожить источники пищи для людей и вызвать серьезное сокращение численности населения.[35] Эти изменения окружающей среды могли создать узкие места для популяции многих видов, включая гоминиды;[36] это, в свою очередь, могло ускорить дифференциацию внутри меньшей человеческой популяции. Следовательно, генетические различия между современными людьми могут отражать изменения за последние 70 000 лет, а не постепенную дифференциацию за сотни тысяч лет.[37]

Другое исследование поставило под сомнение связь между кальдерой озера Тоба и генетическим узким местом. Например, древние каменные инструменты на юге Индии были обнаружены выше и ниже толстого слоя пепла от извержения Младшего Тоба и были очень похожи по этим слоям, что позволяет предположить, что облака пыли от извержения не уничтожили это местное население.[38][39][40] Дополнительные археологические данные из южной и северной Индии также предполагают отсутствие доказательств воздействия извержения на местное население, что привело авторов исследования к выводу, что «многие формы жизни пережили суперизвержение, в отличие от других исследований, которые предполагают наличие значительных животных. вымирания и генетические узкие места ".[41] Однако данные анализа пыльцы предполагают длительную вырубку лесов в Южной Азии, и некоторые исследователи предположили, что извержение Тоба, возможно, вынудило людей принять новые стратегии адаптации, которые, возможно, позволили им заменить Неандертальцы и «другие архаичные человеческие виды».[42][43]

Дополнительные предостережения включают трудности с оценкой глобальных и региональных климатических воздействий извержения и отсутствие убедительных доказательств того, что извержение предшествовало узкому месту.[44] Кроме того, генетический анализ Последовательности Alu по всему человеческий геном показал, что эффективный размер человеческой популяции был менее 26 000 1,2 миллиона лет назад; Возможные объяснения небольшого размера популяции предков человека могут включать повторяющиеся узкие места в популяции или периодические события замены из-за конкурирующих Гомо подвид.[45]

Генетические узкие места у других млекопитающих

Некоторые данные указывают на генетические узкие места у других животных после извержения Младшего Тоба. Население Восточной Африки шимпанзе,[46] Bornean орангутанг,[47] Центральная Индия макака,[48] гепард и тигр,[49] все они были извлечены из очень маленьких популяций около 70 000–55 000 лет назад.

Разделение ядерных генофондов восточной и западной низменностей гориллы по оценкам, это произошло около 77 700 лет назад.[50]

Миграция после Тоба

Точное географическое распределение популяций людей современного анатомического типа во время извержения неизвестно, и выжившие популяции, возможно, жили в Африка и впоследствии мигрировали в другие части мира. Анализ митохондриальная ДНК подсчитали, что основная миграция из Африки произошло 60 000–70 000 лет назад,[51] соответствует датировке самого молодого извержения Тоба примерно 75 000 лет назад.

Критика

Чад Йост и его коллеги провели исследование ядер из Озеро Малави датируемое периодом извержения самого молодого Тоба, не показало никаких доказательств вулканической зимы, и они утверждают, что не было никакого воздействия на африканских людей.[52] По мнению Джон Хоукс, исследование подтверждает доказательства из множества исследований, что извержение не оказало серьезного климатического воздействия или какого-либо влияния на численность людей.[53]

Смотрите также

Цитаты и примечания

  1. ^ "Идея катастрофы супервулкана Тоба" отклонена'". Bbc.com. Получено 2017-01-08.
  2. ^
  3. ^ "Геологическое общество: сверхизвержения" (PDF). Geo.mtu.edu. Получено 2015-03-28.
  4. ^
  5. ^
  6. ^ Оппенгеймер 2002, п. 1593.
  7. ^ Джонс 2007, п. 174; Роуз и Чеснер 1987, п. 913.
  8. ^ Петраглиа и другие 2007, п. 114; Зелински и другие 1996, п. 837.
  9. ^ Джонс 2007, п. 173
  10. ^ Джонс 2007, п. 174; Оппенгеймер 2002. С. 1593–1596.
  11. ^ Рампино и Селф, 1993a, пассим.
  12. ^ Зелински и другие 1996 С. 837–840.
  13. ^ Рампино и Селф 1992, п. 52; Рампино и Селф, 1993a, п. 277.
  14. ^ Робок и другие 2009 похоже, согласен с этим.
  15. ^ Оппенгеймер 2002, п. 1606.
  16. ^ Робок и другие 2009.
  17. ^ ИЮПАК, Сборник химической терминологии, 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Исправленная онлайн-версия: (2006–) "[https://goldbook.iupac.org/A00144.html адиабатический градиентв химии атмосферы]". Дои:10.1351 / goldbook.A00144
  18. ^ Оппенгеймер 2002, с. 1593, 1601.
  19. ^ Робок и другие 2009.
  20. ^ Селф и Блейк 2008, п. 41.
  21. ^ Зелински и другие 1996, п. 837.
  22. ^ Робок и другие 2009 (страница?).
  23. ^ «Сомнения по поводу« вулканической зимы »после извержения Тоба. 2013». Phys.org. 2013-05-02. Получено 2013-08-05.
  24. ^ Переулок, CS; Чорн, БТ; Джонсон, ТК (2013). «Пепел от сверхразрушения Тоба в озере Малави показывает отсутствие вулканической зимы в Восточной Африке при 75 тыс. Лет назад». Труды Национальной академии наук. 110 (20): 8025–8029. Bibcode:2013ПНАС..110.8025Л. Дои:10.1073 / pnas.1301474110. ЧВК  3657767. PMID  23630269.
  25. ^ Робертс, Р.Г.; Этажей, м; Хасламк, М. (2013). «Суперизвержение Тоба: возраст и влияние на экосистемы Восточной Африки». Труды Национальной академии наук. 110 (33): E3047. Bibcode:2013PNAS..110E3047R. Дои:10.1073 / pnas.1308550110. ЧВК  3746893. PMID  23792580.
  26. ^ Лейн, CS (2013). «Ответ Робертсу и др.: Палеоклимат в районе самого молодого туфа Тоба в озере Малави за последние десятилетия». Труды Национальной академии наук. 110 (33): E3048. Bibcode:2013PNAS..110E3048L. Дои:10.1073 / pnas.1309815110. ЧВК  3746898. PMID  24137629.
  27. ^ Джексон, LJ; Стоун, младший; Коэн, А.С.; Йост, CL (2015). «Палеоэкологические записи с высоким разрешением из озера Малави не показывают значительного похолодания, связанного с сверхразрушением горы Тоба примерно 75 тыс. Лет назад». Геология. 43 (9): 823–826. Bibcode:2015Гео .... 43..823J. Дои:10.1130 / G36917.1.
  28. ^ Гиббонс 1993, п. 27
  29. ^ Рампино и Селф, 1993a
  30. ^ Амвросий 1998, пассим; Гиббонс 1993, п. 27; Макгуайр 2007, стр. 127–128; Рампино и Амвросий 2000, стр. 78–80; Рампино и Селф, 1993b, стр.1955.
  31. ^ Амвросий 1998; Рампино и Амвросий 2000 С. 71, 80.
  32. ^ «Наука и природа - Горизонт - Супервулканы». BBC.co.uk. Получено 2015-03-28.
  33. ^ "Когда люди столкнулись с исчезновением". BBC. 2003-06-09. Получено 2007-01-05.
  34. ^ М.Р. Рампино и С.Селф, Природа 359, 50 (1992)
  35. ^ Робок и другие 2009.
  36. ^ Рампино и Амвросий 2000, п. 80.
  37. ^ Амвросий 1998, стр. 623–651.
  38. ^ "Извержение горы Тоба - древние люди невредимы, исследования утверждают". Anthropology.net. 6 июля 2007 г.. Получено 2008-04-20.
  39. ^ Сандерсон, Кэтрин (июль 2007 г.). «Супер-извержение: нет проблем?». Природа. Дои:10.1038 / news070702-15. S2CID  177216526. В архиве с оригинала 7 декабря 2008 г.
  40. ^ Джон Хоукс (5 июля 2007 г.). "Наконец, смерть узкого места Тоба". блог Джона Хоукса.
  41. ^ Смотрите также «Недавно обнаруженные археологические памятники в Индии раскрывают древнюю жизнь до Тоба». Anthropology.net. 25 февраля 2010 г.. Получено 28 февраля 2010.
  42. ^ «Извержение супервулкана на Суматре, Индия, лишенная лесов, 73 000 лет назад». ScienceDaily. 24 ноября 2009 г.
  43. ^ Уильямс и другие 2009.
  44. ^ Оппенгеймер 2002, с. 1605, 1606.
  45. ^ Если эти результаты верны, то еще до появления Homo sapiens в Африке, человек прямоходящий популяция была необычно малой, когда вид распространялся по миру. Видеть Хафф и другие 2010, стр.6; Гиббонс 2010.
  46. ^ Гольдберг 1996
  47. ^ Steiper 2006
  48. ^ Эрнандес и другие 2007
  49. ^ Луо и другие 2004
  50. ^ Thalman и другие 2007
  51. ^ «Новые« Молекулярные часы »помогают датировать историю миграции людей». ScienceDaily. 22 июня 2009 г.. Получено 2009-06-30.
  52. ^ Йост, Чад; и другие. (Март 2018 г.). «Субдекадные данные о фитолите и древесном угле из озера Малави в Восточной Африке предполагают минимальное влияние на эволюцию человека сверхизвержения ∼74 тыс. Лет назад в Тоба». Журнал эволюции человека. Эльзевир. 116: 75–94. Дои:10.1016 / j.jhevol.2017.11.005. PMID  29477183.
  53. ^ Ястребы, Джон (9 февраля 2018 г.). «Так называемого« узкого места »в Тоба не было». блог Джона Хоукса.

Рекомендации

внешняя ссылка