Tänk dig ett år i Afrika som sommaren aldrig kommer. Himlen får en grå nyans under dagen och lyser rött på natten. Blommor blommar inte. Träd dör på vintern. Stora däggdjur som antiloper blir tunna, svälta och ge lite fett till de rovdjur (köttätare och mänskliga jägare) som är beroende av dem. Sedan, samma nedslående cykel upprepar sig, år efter år. Detta är en bild av livet på jorden efter supervulkanens utbrott, Mount Toba i Indonesien, cirka 74, 000 år sedan. I en artikel publicerad i veckan i Natur , forskare visar att tidiga moderna människor på Sydafrikas kust trivdes genom denna händelse.

Ett utbrott hundra gånger mindre än Mount Toba - Mount Tambora, även i Indonesien, år 1815 - antas ha varit ansvarig under ett år utan sommar 1816. Påverkan på den mänskliga befolkningen var fruktansvärda misslyckanden i Eurasien och Nordamerika, hungersnöd och massvandringar. Effekten av Mount Toba, en supervulkan som dvärgar till och med de massiva Yellowstone-utbrotten i det djupare förflutna, skulle ha haft en mycket större, och längre känsla, påverkan på människor runt om i världen.

Omfattningen av askfallet ensam vittnar om storleken på miljökatastrofen. Enorma mängder aerosoler injicerade högt i atmosfären skulle ha kraftigt minskat solljus - med uppskattningar från 25 till 90 procent minskning av ljus. Under dessa omständigheter, växtstörning är förutsägbar, och det finns tecken på betydande torkning, skogsbränder och växtsamhället förändras i Östafrika strax efter Toba -utbrottet.

Om Mount Tambora skapade en sådan förödelse under ett helt år - och Tambora var en hicka jämfört med Toba - kan vi föreställa oss en världsomspännande katastrof med Toba -utbrottet, en händelse som varar i flera år och driver livet till randen av utrotning.

I Indonesien, källan till förstörelsen skulle ha varit uppenbar för skräckslagna vittnen - precis innan de dog. Dock, som en familj av jägare-samlare i Afrika 74, För 000 år sedan, du hade inte haft en aning om orsaken till den plötsliga och förödande förändringen i vädret. Hungersnöd sätter sig och de unga och gamla dör. Dina sociala grupper är förstörda, och ditt samhälle är på randen av kollaps.

Effekten av Toba -utbrottet skulle säkert ha påverkat vissa ekosystem mer än andra, möjligen skapa områden - kallade refugia - där vissa mänskliga grupper gjorde det bättre än andra under hela evenemanget. Huruvida din grupp bodde på en sådan fristad eller inte skulle i hög grad bero på vilken typ av resurser som finns tillgängliga. Kustresurser, som skaldjur, är mycket näringsrika och mindre mottagliga för utbrott än växter och djur i inre områden.

När eldpelaren, rök och skräp sprängde ut toppen av Mount Toba, det spydde sten, gas och små mikroskopiska bitar (kryptotephra) av glas som, under ett mikroskop, har en karakteristisk krokform som produceras när glaset går sönder över en bubbla. Pumpad in i atmosfären, dessa osynliga fragment sprids över hela världen.

Panagiotis (Takis) Karkanas, chef för Malcolm H. Wiener Laboratory for Archaeological Science, American School of Classical Studies, Grekland, såg en enda skärva av denna explosion under ett mikroskop i en bit arkeologiskt sediment inneslutet i harts.

"Det var en skärvpartikel av miljontals andra mineralpartiklar som jag undersökte. Men det var där, och det kan inte vara något annat, säger Karkanas.

Skärven kom från en arkeologisk plats i ett stenskydd som heter Pinnacle Point 5-6, på Sydafrikas sydkust nära staden Mossel Bay. Sedimenten daterade till cirka 74, 000 år sedan.

"Takis och jag hade diskuterat potentialen att hitta Toba -skärvorna i sedimenten på vår arkeologiska plats, och med sitt örnöga, han hittade en, "förklarar Curtis W. Marean, projektledare för utgrävningarna i Pinnacle Point. Marean är biträdande chef för Institute of Human Origins vid Arizona State University och hedersprofessor vid Center for Coastal Palaeoscience vid Nelson Mandela University, Sydafrika.

Marean visade skärvbilden för Eugene Smith, en vulkanolog vid University of Nevada i Las Vegas, och Smith bekräftade att det var en vulkanisk skärva.

"Pinnacle Point -studien tog mig tillbaka till studiet av glasskärvor från min magisteruppsats 40 år tidigare, "säger Smith.

Tidigt i studien, teamet tog in expertkryptotefraforskaren Christine Lane som utbildade doktoranden Amber Ciravolo i de tekniker som behövs. Racheal Johnsen gick senare till Ciravalo som labchef och utvecklade nya tekniker.

Från början, med stöd från National Science Foundation, de utvecklade Cryptotephra Laboratory for Archaeological and Geological Research, som nu är involverad i projekt, inte bara i Afrika, men i Italien, Nevada och Utah.

Inslagen i den skärvan av vulkaniskt glas är en distinkt kemisk signatur, ett fingeravtryck som forskare kan använda för att spåra dödsutbrottet. I deras papper i Natur , teamet beskriver att hitta dessa skärvor på två arkeologiska platser i Sydafrikas kust, spåra dessa skärvor till Toba genom kemiskt fingeravtryck och dokumentera en kontinuerlig mänsklig ockupation över den vulkaniska händelsen.

"Många tidigare studier har försökt testa hypotesen att Toba förstörde mänskliga befolkningar, "Marean noterar." Men de har misslyckats eftersom de inte har kunnat presentera definitiva bevis som kopplar en mänsklig ockupation till händelsens exakta ögonblick. "

De flesta studier har undersökt om Toba orsakade miljöförändringar eller inte. Det gjorde, men sådana studier saknar de arkeologiska data som behövs för att visa hur Toba påverkade människor.

Pinnacle Point -teamet har varit i framkant när det gäller utveckling och tillämpning av mycket avancerade arkeologiska tekniker. De mäter allt på plats till millimetrisk noggrannhet med en "totalstation, "En lasermätningsenhet integrerad i handhållna datorer för exakt och felfri inspelning.

Naomi Cleghorn med University of Texas i Arlington, registrerade Pinnacle Point -proverna när de togs bort.

Cleghorn förklarar, "Vi samlade en lång kolumn med prover - grävde ut en liten mängd sediment från väggen i vår tidigare utgrävning. Varje gång vi samlade ett prov, vi sköt dess position med totalstationen. "

Provplatserna från totalstationen och tusentals andra punkter som representerar stenartefakter, ben, och andra kulturella rester av de gamla invånarna användes för att bygga digitala modeller av webbplatsen.

"Dessa modeller berättar mycket om hur människor bodde på platsen och hur deras aktiviteter förändrades genom tiden, "säger Erich Fisher, associerad forskare med Institute of Human Origins, som byggde de detaljerade fotorealistiska 3D -modellerna från data. "Det vi fann var att under och efter tiden för Toba -utbrottet bodde människor på platsen kontinuerligt, och det fanns inga bevis för att det påverkade deras dagliga liv. "

Förutom att förstå hur Toba påverkade människor i denna region, studien har andra viktiga konsekvenser för arkeologiska dateringstekniker. Arkeologiska datum i dessa åldersintervall är oprecisa - 10 procent (eller 1000 -tals år) fel är typiskt. Toba askfall, dock, var en mycket snabb händelse som har exakt daterats. Tiden för skärvavsättning var sannolikt cirka två veckors varaktighet - momentant i geologiska termer.

"Vi hittade skärvorna på två platser, "förklarar Marean." Pinnacle Point rockshelter (där människor bodde, åt, arbetade och sov) och en friluftsplats cirka 10 kilometer bort kallad Vleesbaai. Den senare platsen är där en grupp människor, möjligen medlemmar i samma grupp som de på Pinnacle Point, satt i en liten cirkel och gjorde stenverktyg. Genom att hitta skärvorna på båda platserna kan vi länka dessa två poster i nästan samma ögonblick. "

Inte bara det, men skärvplatsen gör det möjligt för forskarna att tillhandahålla ett oberoende test av platsens ålder uppskattat med andra tekniker. Folk bodde på platsen Pinnacle Point 5-6 från 90, 000 till 50, 000 år sedan. Zenobia Jacobs med University of Wollongong, Australien, använde optiskt stimulerad luminescens (OSL) hittills 90 prover och utveckla en modell av åldern för alla lager. OSL datum förra gången enskilda sandkorn utsattes för ljus.

"Det har varit en viss debatt om noggrannheten i OSL -dejting, men Jacobs åldersmodell daterade lagren där vi hittade Toba -skärven till cirka 74, 000 år sedan - direkt på pengarna, "säger Marean. Detta ger mycket starkt stöd åt Jacobs banbrytande strategi för OSL-dejting, som hon har tillämpat på platser över södra Afrika och världen.

"OSL -dejting är arbetshästmetoden för konstruktion av tidslinjer för en stor del av vår egen historia. Att testa om klockan tickar i rätt takt är viktigt. Så att få denna grad av bekräftelse är tilltalande, säger Jacobs.

På 1990 -talet, forskare började argumentera att detta utbrott av Mount Toba, den mest kraftfulla under de senaste två miljoner åren, orsakade en långlivad vulkanisk vinter som kan ha förstört ekosystemen i världen och orsakat utbredda befolkningskrascher, kanske till och med en nära utrotningshändelse i vår egen härkomst, en så kallad flaskhals.

Denna studie visar att längs den matrika kusten i södra Afrika, människor trivdes genom detta megautbrott, kanske på grund av den unika rika matregimen vid denna kust. Nu kan andra forskargrupper ta de nya och avancerade metoderna som utvecklats i denna studie och tillämpa dem på sina webbplatser någon annanstans i Afrika så att forskare kan se om det var den enda befolkningen som klarade sig genom dessa förödande tider.