Supervulkanen zijn een van de dodelijkste verschijnselen van Moeder Natuur, en als ze uitbarsten, ze kunnen het klimaat van de hele planeet veranderen.

Om een ​​glimp op te vangen van hoe toekomstige catastrofale vulkanische gebeurtenissen ons leven kunnen veranderen, wetenschappers van de Universiteit van Cincinnati groeven diep in het verleden om nieuw bewijs te vinden voor vulkanische klimaatverandering.

De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het julinummer van Natuurwetenschappelijke rapporten getiteld "Positieve platina-anomalieën bij drie laat-holoceen hoge vulkanische gebeurtenissen in sedimenten op het westelijk halfrond."

"We keken naar platinadeeltjes als een indicator voor hoe ver vulkanische as heeft gereisd, " zegt Kenneth Tankersley, Universitair hoofddocent antropologie en geologie aan de UC en hoofdauteur van het onderzoek.

"Door de ouderdom van het sediment dat het platina bevat, kon ons interdisciplinaire team van antropologen, geologen, geografen en biologen om radicale klimaatverandering direct te lokaliseren voor acht verschillende archeologische vindplaatsen op het westelijk halfrond tot drie grote catastrofale vulkanen vanaf het begin van de kleine ijstijd en de middeleeuwse opwarming. De meest recente dateert uit de 18e eeuw."

Waarom is dit belangrijk? Tankersley zegt dat de onderzoekers hopen dat dit soort onderzoeken de wereld kan helpen zich beter voor te bereiden op de volgende grote uitbarsting. Zoals hij zegt, "Het is niet 'of' deze catastrofale vulkanische gebeurtenissen zullen terugkeren, het is 'wanneer.'"

Bijvoorbeeld, Tankersley verklaart dat de Eldgjá-uitbarsting van (CE 934) zoveel stof in de atmosfeer produceerde, het filterde genoeg zon en warmte om de temperatuur op aarde een paar jaar aanzienlijk te verlagen. Wat volgde waren strenge winters die leidden tot hongersnood, epidemieën, en verlies van vele levens. Meer dan 900 jaar later zorgde een vulkanische gebeurtenis op het eiland Krakatoa in de Stille Oceaan ervoor dat Cincinnati eind 1800 een extreem koude winter en een zeer koele zomer had.

Niet alle explosieve vulkaanuitbarstingen leiden tot de wereldwijde verspreiding van deeltjes, zoals de meest recente Kilauea-vulkaan op Hawaï. Echter, volgens Tankersley, er is een duidelijk verband tussen significante veranderingen in klimaatomstandigheden buiten de reguliere klimaatcycli en de grote vulkanische gebeurtenissen die in dit onderzoek zijn onderzocht.

Platina waarde

Een belangrijke speler in dit onderzoek is Platinum. Volgens de onderzoekers is het zeldzame element komt van nature niet voor op het aardoppervlak. Het komt alleen voor na een kosmische inslag zoals een meteoor, asteroïde of een plak van een komeet de aarde raakt.

Of, zoals in dit geval, platina wordt onthuld wanneer vulkanische as fonteinen van gloeiende lava en koetaartvormige gesmolten rotsbommen spuwt. De resulterende aswolken bevatten fijne platinadeeltjes, bewijs voor de verstrekkende gevolgen van grote vulkaanuitbarstingen.

De studie keek naar sedimentmonsters van acht archeologische vindplaatsen op het westelijk halfrond in de Ohio-vallei, het Amerikaanse zuidwesten, het Caribisch gebied en het Maya-laagland in Guatemala.

De interdisciplinaire onderzoekers van de hele UC-campus en de Kongju National University waren in staat om de radicale klimaatveranderingspatronen van elk van die locaties met succes te verbinden met een of meer van drie vulkanische gebeurtenissen van hoge omvang, waaronder de Eldgjá-vulkaan (CE 934) en de Laki-vulkaan (CE 1783) in IJsland en de vulkaan Kuwae op het eiland Vanuatu voor de kust van Oost-Afrika (CE 1452).

Alle drie de catastrofale vulkaanuitbarstingen vonden plaats in de laatste 1, 000 jaar of het late Holoceen –– de geologische periode waarin we momenteel leven.

Datering sediment

Onder het onderzoeksteam van UC bevindt zich de eerstejaars student antropologie Dominique Sparks-Stokes die diepe sedimentmonsters ophaalde van twee van de Ohio Valley-locaties en botanische overblijfselen identificeerde voor radiokoolstofdatering.

Na het uitplagen van verkoolde planten uit de diepe kernmonsters, Sparks-Stokes en de onderzoekers waren in staat om het aantal koolstofatomen te tellen - een proces dat volgens Tankersley geochronologen helpt een precieze datum te bepalen waar ze zich in de kern bevinden.

In het labortorium, Sparks-Stokes werkt op trays gevuld met zandkleurig stof en vlokken. "Zie je die kleine sprankelende deeltjes in dit stof dat eruitziet als glanzend zand? Veel van dat glanzende materiaal is kwarts, veldspaat en mica uit vulkanisch stof bewaard in het gebakken aardewerk.

"We hebben perfecte omstandigheden in deze gepotte en beschermde omgevingen waar wind weinig invloed heeft op erosie, " voegt Sparks-Stokes toe, verwijzend naar de sinkholes in Serpent Mound en de Wynema-site in de Ohio Valley-gebieden.

"We dateerden de bewaarde sedimenten die platina bevatten en vergeleken die data met vulkanische activiteit op het westelijk halfrond uit hetzelfde tijdperk en associeerden dat met grillige klimaatveranderingspatronen in die tijd als gevolg van die vulkanische gebeurtenissen."

Het identificeren van platinadeeltjes in oude vulkanische as is de eerste stap. Het sediment dateren met behulp van geochronologie is de volgende, dat is waar UC-geoloog Lewis Owen binnenkomt.

"Naast radiokoolstofdatering, Owen voegde zijn optisch gestimuleerde luminescentie-expertise toe aan een reeks wetenschappelijke technologie die we chronometrische datering noemen, " merkt Tankersley op. "We vergeleken deze bevindingen met onze typologisch en tijdelijk onderscheidende artefacten, waardoor we vulkanische gebeurtenissen konden vaststellen die al in de tijd bekend waren uit die tijdperken."

Tussen een rots en een "hete" plek

Regelmatige vulkanen stoten miljoenen kubieke voet as en puin uit over een hele staat. Maar zoals Tankersley opmerkt, supervulkanen kunnen een heel continent verwoesten, en de helft van de supervulkanen op aarde vond plaats in Noord-Amerika.

De laatste uitbarsting van grote omvang creëerde een mini-ijstijd die leidde tot dramatische klimaatverandering. De grootste impact van een andere catastrofale gebeurtenis zou maanden na de explosie komen, echter, aangezien het dodelijkste resultaat van deze gebeurtenissen niet zozeer de as is die op de grond valt, maar de gassen die in de lucht blijven, voegt Tankersley toe.

"Explosieve vulkanen blazen materialen de stratosfeer in, " legt onderzoeksteamlid Warren Huff uit, UC emeritus hoogleraar geologie. "Bij de explosie komt zwaveldioxidegas vrij, die wordt omgezet in zwavelzuuraërosoldruppels die vervolgens door de atmosfeer van de aarde reizen op windstromingen.

"Meer dan 200 miljoen ton zwaveldioxide, in de lucht gestoken en wereldwijd verspreid door de stratosferische winden, kan een sluier produceren die de aarde bedekt en veel van het zonlicht wegsluit. Als de schaduw de warmte van de zon voor langere tijd dimt, koelt de aarde af."

Vulkanologen vinden momenteel een actieve supervulkaan die aan het brouwen is onder de 3, 400 vierkante mijl beschermde wildernis in het Yellowstone National Park in het noordwesten van Wyoming. Het is verschillende keren geëxplodeerd tussen 2,1 miljoen jaar en 830, 000 jaar geleden.