Onderzoekers hebben nu een verklaring gevonden voor de oorzaak van de grootste vulkaanuitbarsting waarvan de mensheid getuige is geweest. Het geheim van de vulkaan werd onthuld door geochemische aanwijzingen die verborgen waren in vulkanische kwartskristallen.

De dodelijkste vulkanen op aarde worden supervulkanen genoemd, in staat om catastrofale uitbarstingen te veroorzaken die enorme regio's verwoesten, en wereldwijde afkoeling van het klimaat veroorzaken. De Indonesische supervulkaan Toba had ongeveer 73.000 jaar geleden een van deze uitbarstingen, toen 2 800 kubieke kilometer vulkanische as in de atmosfeer werd uitgestoten en neerregende en enorme gebieden in Indonesië en India bedekte.

Wetenschappers hebben lang gedebatteerd over hoe deze buitengewone hoeveelheden magma worden gegenereerd, en wat dit magma zo explosief doet uitbarsten. Een team van onderzoekers van de Universiteit van Uppsala, samen met internationale collega's, hebben nu intrigerende aanwijzingen gevonden die verborgen zijn in millimetergrote kristallen uit de vulkanische as en rots.

'Kwartskristallen die in het magma groeien, registreren chemische en thermodynamische veranderingen in het magmatische systeem voorafgaand aan de uitbarsting, vergelijkbaar met hoe boomringen klimaatvariaties registreren. Als de omstandigheden in het magma veranderen, de kristallen reageren en produceren duidelijke groeizones die deze veranderingen registreren. Het probleem is dat elke "boomring"-analoog slechts enkele micrometers breed is, daarom zijn ze uiterst uitdagend om in detail te analyseren, ' zegt Dr. David Budd van de afdeling Aardwetenschappen, Universiteit van Uppsala.

De onderzoekers analyseerden kwartskristallen uit Toba, en vond een duidelijke verschuiving in de isotopensamenstelling naar de buitenrand van de kristallen. De kristalranden bevatten een relatief lager aandeel van de zware isotoop ¹⁸ O vergeleken met de aansteker ¹⁶ O.

'De lage verhouding van ¹⁸ O to ¹⁶ O inhoud in de kristallen randen geeft aan dat er iets in het magmatische systeem drastisch veranderde vlak voor de grote uitbarsting. De verklaring achter deze chemische kenmerken is dat het magma smolt en een groot volume van een lokaal gesteente assimileerde dat zelf wordt gekenmerkt door een relatief lage verhouding van ¹⁸ O to ¹⁶ o. Deze steensoort bevat ook vaak veel water, die in het magma kan vrijkomen, stoom produceren, en daardoor een verhoogde gasdruk in de magmakamer. Door deze snel verhoogde gasdruk kon het magma uiteindelijk de bovenliggende korst scheuren, en duizenden kubieke kilometers magma de atmosfeer in sturen, ' legt Dr. Frances Deegan van de afdeling Aardwetenschappen uit, Universiteit van Uppsala.

Gelukkig, deze catastrofale superuitbarstingen komen zeer zelden voor.

'Biologen hebben eerder aangetoond dat deze specifieke uitbarsting bij Toba de mensheid bijna met uitsterven heeft bedreigd. Het zal hopelijk vele duizenden jaren duren, maar het feit is dat het slechts een kwestie van tijd is voor de volgende superuitbarsting, misschien bij Toba, Yellowstone (VS), of ergens anders. Hopelijk, dan weten we meer en zijn we de volgende keer beter voorbereid!' zegt professor Valentin Troll van de afdeling Aardwetenschappen, die deze studie van Toba-kwartsen leidde aan de Universiteit van Uppsala.