Stel je een jaar in Afrika voor dat de zomer nooit komt. De lucht krijgt overdag een grijze tint en ’s nachts rood. Bloemen bloeien niet. Bomen sterven in de winter. Grote zoogdieren zoals antilopen worden dun, verhongeren en leveren weinig vet aan de roofdieren (carnivoren en menselijke jagers) die van hen afhankelijk zijn. Vervolgens, dezelfde ontmoedigende cyclus herhaalt zich, jaar na jaar. Dit is een foto van het leven op aarde na de uitbarsting van de supervulkaan, Mount Toba in Indonesië, ongeveer 74, 000 jaar geleden. In een artikel dat deze week is gepubliceerd in Natuur , wetenschappers tonen aan dat de vroegmoderne mens aan de kust van Zuid-Afrika door deze gebeurtenis gedijde.

Een uitbarsting die honderd keer kleiner is dan de berg Toba - die van de berg Tambora, ook in Indonesië, in 1815 - wordt verondersteld verantwoordelijk te zijn geweest voor een jaar zonder zomer in 1816. De impact op de menselijke bevolking was verschrikkelijk - misoogsten in Eurazië en Noord-Amerika, hongersnood en massale migraties. Het effect van de berg Toba, een supervulkaan die zelfs de enorme Yellowstone-uitbarstingen uit het diepere verleden in de schaduw stelt, zou een veel grotere hebben gehad, en langer gevoeld, impact op mensen over de hele wereld.

Alleen al de omvang van de asval getuigt van de omvang van de milieuramp. Enorme hoeveelheden aerosolen die hoog in de atmosfeer werden geïnjecteerd, zouden het zonlicht ernstig hebben verminderd - met schattingen variërend van 25 tot 90 procent minder licht. Onder deze voorwaarden, afsterven van planten is voorspelbaar, en er is bewijs van aanzienlijke uitdroging, bosbranden en veranderingen in de plantengemeenschap in Oost-Afrika net na de Toba-uitbarsting.

Als Mount Tambora gedurende een heel jaar zo'n verwoesting heeft veroorzaakt - en Tambora was een hik vergeleken met Toba - kunnen we ons een wereldwijde catastrofe voorstellen met de Toba-uitbarsting, een gebeurtenis die meerdere jaren duurt en het leven op de rand van uitsterven brengt.

In Indonesië, de bron van de vernietiging zou duidelijk zijn geweest voor doodsbange getuigen - net voordat ze stierven. Echter, als een familie van jager-verzamelaars in Afrika 74, 000 jaar geleden, je zou geen idee hebben gehad van de reden voor de plotselinge en verwoestende verandering in het weer. Hongersnood begint en heel jong en oud sterven. Je sociale groepen zijn verwoest, en jullie samenleving staat op instorten.

Het effect van de Toba-uitbarsting zou zeker een grotere impact hebben gehad op sommige ecosystemen dan op andere, mogelijk het creëren van gebieden - refugia genaamd - waarin sommige groepen mensen het tijdens het evenement beter deden dan andere. Of uw groep al dan niet in zo'n toevluchtsoord woonde, zou grotendeels afhangen van het soort beschikbare middelen. Kustbronnen, zoals schaaldieren, zijn zeer voedzaam en minder vatbaar voor de uitbarsting dan de planten en dieren in het binnenland.

Toen de vuurkolom, rook en puin schoten uit de top van de berg Toba, het spuwde steen, gas en minuscule microscopisch kleine stukjes (cryptotephra) glas die, onder een microscoop, hebben een karakteristieke haakvorm die ontstaat wanneer het glas over een bel breekt. In de atmosfeer gepompt, deze onzichtbare fragmenten verspreiden zich over de wereld.

Panagiotis (Takis) Karkanas, directeur van het Malcolm H. Wiener Laboratorium voor Archeologische Wetenschappen, Amerikaanse School voor Klassieke Studies, Griekenland, zag een enkele scherf van deze explosie onder een microscoop in een plakje archeologisch sediment ingekapseld in hars.

"Het was één scherfdeeltje van miljoenen andere minerale deeltjes die ik aan het onderzoeken was. Maar het was er, en het kan niet anders zijn, ' zegt Karkanas.

De scherf kwam van een archeologische vindplaats in een schuilplaats genaamd Pinnacle Point 5-6, aan de zuidkust van Zuid-Afrika in de buurt van de stad Mosselbaai. De sedimenten dateren van ongeveer 74, 000 jaar geleden.

"Takis en ik hadden het potentieel besproken om de Toba-scherven te vinden in de sedimenten van onze archeologische vindplaats, en met zijn arendsoog, hij vond er een, " legt Curtis W. Marean uit, projectdirecteur van de opgravingen van Pinnacle Point. Marean is associate director van het Institute of Human Origins aan de Arizona State University en honorary professor aan het Center for Coastal Palaeoscience aan de Nelson Mandela University, Zuid-Afrika.

Marean liet het scherfbeeld zien aan Eugene Smith, een vulkanoloog aan de Universiteit van Nevada in Las Vegas, en Smith bevestigde dat het een vulkanische scherf was.

"De studie van Pinnacle Point bracht me terug naar de studie van glasscherven van mijn masterscriptie 40 jaar eerder, " zegt Smit.

Vroeg in de studie, het team bracht deskundige cryptotefra-wetenschapper Christine Lane binnen, die afgestudeerde student Amber Ciravolo opleidde in de benodigde technieken. Racheal Johnsen trad later in dienst bij Ciravalo als labmanager en ontwikkelde nieuwe technieken.

Vanaf het begin, met steun van de National Science Foundation, ontwikkelden ze het Cryptotephra-laboratorium voor archeologisch en geologisch onderzoek, die nu betrokken is bij projecten, niet alleen in Afrika, maar in Italië, Nevada en Utah.

In die scherf van vulkanisch glas zit een duidelijke chemische handtekening, een vingerafdruk die wetenschappers kunnen gebruiken om de moordende uitbarsting te traceren. In hun krant in Natuur , het team beschrijft het vinden van deze scherven in twee archeologische vindplaatsen aan de kust van Zuid-Afrika, het traceren van die scherven naar Toba door middel van chemische vingerafdrukken en het documenteren van een continue menselijke bezetting over de vulkanische gebeurtenis.

"Veel eerdere studies hebben geprobeerd de hypothese te testen dat Toba menselijke populaties verwoestte, ' merkt Marean op. 'Maar ze hebben gefaald omdat ze geen definitief bewijs hebben kunnen overleggen dat een menselijke bezetting koppelt aan het exacte moment van de gebeurtenis.'

De meeste onderzoeken hebben gekeken of Toba veranderingen in het milieu veroorzaakte. Het deed, maar dergelijke studies missen de archeologische gegevens die nodig zijn om te laten zien hoe Toba mensen beïnvloedde.

Het Pinnacle Point-team heeft een voortrekkersrol gespeeld bij de ontwikkeling en toepassing van zeer geavanceerde archeologische technieken. Ze meten alles ter plaatse tot op de millimeter nauwkeurig met een "total station, " een lasermeetapparaat dat is geïntegreerd in draagbare computers voor nauwkeurige en foutloze opnamen.

Naomi Cleghorn van de Universiteit van Texas in Arlington, registreerde de Pinnacle Point-samples terwijl ze werden verwijderd.

Cleghorn legt uit, "We verzamelden een lange kolom met monsters - we groeven een kleine hoeveelheid sediment uit de muur van onze vorige opgraving. Elke keer dat we een monster verzamelden, we schoten zijn positie met het total station."

De voorbeeldlocaties van het total station en duizenden andere punten die stenen artefacten vertegenwoordigen, bot, en andere culturele overblijfselen van de oude bewoners werden gebruikt om digitale modellen van de site te bouwen.

"Deze modellen vertellen ons veel over hoe mensen op de site leefden en hoe hun activiteiten in de loop van de tijd veranderden, "zeg Erich Fisher, associate research scientist bij het Institute of Human Origins, die de gedetailleerde fotorealistische 3D-modellen van de gegevens bouwde. "Wat we ontdekten was dat tijdens en na de tijd van de Toba-uitbarsting mensen continu op de site woonden, en er was geen bewijs dat het hun dagelijks leven beïnvloedde."

Naast het begrijpen hoe Toba mensen in deze regio beïnvloedde, de studie heeft andere belangrijke implicaties voor archeologische dateringstechnieken. Archeologische data in deze leeftijdscategorieën zijn onnauwkeurig - een fout van 10 procent (of duizenden jaren) is typisch. Toba as-val, echter, was een zeer snelle gebeurtenis die precies is gedateerd. De tijd van de afzetting van de scherf was waarschijnlijk ongeveer twee weken in duur - ogenblikkelijk in geologische termen.

"We hebben de scherven op twee locaties gevonden, " legt Marean uit. "De Pinnacle Point-rotsschuilplaats (waar mensen woonden, at, werkte en sliep) en een openluchtterrein ongeveer 10 kilometer verderop genaamd Vleesbaai. Deze laatste site is waar een groep mensen, mogelijk leden van dezelfde groep als die van Pinnacle Point, zat in een kleine kring en maakte stenen werktuigen. Door de scherven op beide locaties te vinden, kunnen we deze twee records op bijna hetzelfde moment koppelen."

Niet alleen dat, maar de locatie van de scherf stelt de wetenschappers in staat om een ​​onafhankelijke test te geven van de ouderdom van de site, geschat door andere technieken. Mensen woonden op de Pinnacle Point 5-6 site van 90, 000 tot 50, 000 jaar geleden. Zenobia Jacobs met de Universiteit van Wollongong, Australië, gebruikte optisch gestimuleerde luminescentie (OSL) tot 90 monsters en ontwikkelde een model van de ouderdom van alle lagen. OSL dateert de laatste keer dat individuele zandkorrels aan licht werden blootgesteld.

"Er is enige discussie geweest over de nauwkeurigheid van OSL-dating, maar Jacobs' leeftijdsmodel dateerde de lagen waar we de Toba-scherven vonden op ongeveer 74, 000 jaar geleden - precies op het geld, ", zegt Marean. Dit geeft zeer sterke steun aan Jacobs' geavanceerde benadering van OSL-dating, die ze heeft toegepast op locaties in zuidelijk Afrika en de wereld.

"OSL-dating is de werkpaardmethode voor het construeren van tijdlijnen voor een groot deel van onze eigen geschiedenis. Het is belangrijk om te testen of de klok op het juiste tempo tikt. Dus het is prettig om deze mate van bevestiging te krijgen, ’ zegt Jacobs.

In de jaren 1990, wetenschappers begonnen te beweren dat deze uitbarsting van de berg Toba, de machtigste in de afgelopen twee miljoen jaar, veroorzaakte een langdurige vulkanische winter die mogelijk de ecosystemen van de wereld heeft verwoest en wijdverbreide bevolkingscrashes heeft veroorzaakt, misschien zelfs een bijna-uitstervende gebeurtenis in onze eigen lijn, een zogenaamd knelpunt.

Deze studie laat zien dat langs de voedselrijke kustlijn van zuidelijk Afrika, mensen floreerden door deze mega-uitbarsting, misschien vanwege het unieke rijke voedselregime aan deze kustlijn. Nu kunnen andere onderzoeksteams de nieuwe en geavanceerde methoden die in dit onderzoek zijn ontwikkeld, toepassen op hun locaties elders in Afrika, zodat onderzoekers kunnen zien of dit de enige populatie was die deze verwoestende tijden heeft doorstaan.