Forskarna analyserade kvartskristaller från Toba, och fann en distinkt förskjutning i den isotopiska sammansättningen mot den yttre kanten av kristallerna. Kredit:Troll et al.
Forskare har nu hittat en förklaring till vad som utlöste det största vulkanutbrott som mänskligheten bevittnat. Vulkanens hemlighet avslöjades av geokemiska ledtrådar gömda inuti vulkaniska kvartskristaller.
De dödligaste vulkanerna på jorden kallas supervulkaner, kapabla att producera katastrofala utbrott som ödelägger enorma regioner, och orsaka global kylning av klimatet. Den indonesiska supervulkanen Toba hade ett av dessa utbrott för cirka 73 000 år sedan, när 2 800 kubikkilometer vulkanaska kastades ut i atmosfären och regnade ner och täckte enorma områden i Indonesien och Indien.
Forskare har länge diskuterat hur dessa extraordinära volymer av magma genereras, och vad gör att denna magma bryter ut så mycket explosivt. Ett team av forskare vid Uppsala universitet, tillsammans med internationella kollegor, har nu hittat spännande ledtrådar gömda inuti millimeterstora kristaller från vulkanaskan och stenen.
"Kvartskristaller som växer i magman registrerar kemiska och termodynamiska förändringar i det magmatiska systemet innan utbrottet, liknande hur trädringar registrerar klimatvariationer. När förhållandena i magman förändras, kristallerna svarar och producerar distinkta tillväxtzoner som registrerar dessa förändringar. Problemet är att varje "trädring"-analog bara är några mikrometer tvärs över, det är därför de är extremt utmanande att analysera i detalj, säger Dr. David Budd vid institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet.
Forskarna analyserade kvartskristaller från Toba, och fann en distinkt förskjutning i den isotopiska sammansättningen mot den yttre kanten av kristallerna. Kristallfälgarna innehåller en relativt lägre andel av den tunga isotopen 18 O jämfört med den lättare 16 O.
'Det låga förhållandet av 18 O till 16 O-innehållet i kristallkanterna tyder på att något i det magmatiska systemet förändrades drastiskt precis innan det stora utbrottet. Förklaringen bakom dessa kemiska signaturer är att magman smälte och assimilerade en stor volym av en lokal sten som i sig kännetecknas av ett relativt lågt förhållande av 18 O till 16 O . Denna bergart innehåller också ofta mycket vatten, som kan släppas ut i magman, producerar ånga, och därmed ett ökat gastryck inne i magmakammaren. Detta snabbt ökade gastryck tillät så småningom magman att spränga den överliggande skorpan, och skicka tusentals kubikkilometer magma till atmosfären, ' förklarar Dr Frances Deegan vid institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet.
Lyckligtvis, dessa katastrofala superutbrott inträffar mycket sällan.
"Biologer har tidigare visat att just detta utbrott vid Toba drev mänskligheten nära att utrotas. Det kommer förhoppningsvis att ta många tusen år, men faktum är att det bara är en tidsfråga innan nästa superutbrott, kanske på Toba, Yellowstone (USA), eller någon annanstans. Förhoppningsvis, vi kommer att veta mer och vara bättre förberedda nästa gång!' säger professor Valentin Troll vid institutionen för geovetenskaper, som ledde denna studie av Toba-kvarts vid Uppsala universitet.
