Ett internationellt team av forskare och historiker har hittat bevis som kopplar samman en oförklarlig period av extrem kyla i antikens Rom med en osannolik källa:ett massivt utbrott av Alaskas Okmok-vulkan, ligger på motsatt sida av jorden.

Runt tiden för Julius Caesars död 44 fvt, skriftliga källor beskriver en period av ovanligt kallt klimat, grödor, svält, sjukdom, och oroligheter i Medelhavsområdet -effekter som i slutändan bidrog till den romerska republikens och det ptolemaiska kungariket Egyptens undergång. Historiker har länge misstänkt att en vulkan är orsaken, men har inte kunnat fastställa var eller när ett sådant utbrott hade inträffat, eller hur allvarligt det var.

I en ny studie publicerad i veckan i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), ett forskargrupp under ledning av Joe McConnell, Ph.D. från Desert Research Institute i Reno, Nev. använder en analys av tephra (vulkanisk aska) som finns i arktiska iskärnor för att koppla samman perioden med oförklarat extremt klimat i Medelhavet med det kalderabildande utbrottet av Alaskas Okmok-vulkan år 43 f.Kr.

"Att hitta bevis för att en vulkan på andra sidan jorden bröt ut och effektivt bidrog till romarnas och egyptiernas undergång och det romerska imperiets framväxt är fascinerande, " sa McConnell. "Det visar verkligen hur sammankopplad världen var till och med 2, 000 år sedan."

Upptäckten gjordes ursprungligen förra året i DRI:s Ice Core Laboratory, när McConnell och schweiziska forskaren Michael Sigl, Ph.D. från Oeschger Center for Climate Change Research vid universitetet i Bern råkade ut för ett ovanligt välbevarat lager av tephra i ett iskärneprov och bestämde sig för att undersöka.

Nya mätningar gjordes på iskärnor från Grönland och Ryssland, varav några borrades på 1990-talet och arkiverades i USA, Danmark, och Tyskland. Med hjälp av dessa och tidigare mätningar, de kunde tydligt avgränsa två distinkta utbrott – ett kraftfullt men kortlivat, relativt lokaliserad händelse i början av 45 f.Kr. och en mycket större och mer utbredd händelse i början av 43 f.Kr. med vulkaniskt nedfall som varade i mer än två år i alla iskärnor.

Forskarna genomförde sedan en geokemisk analys av tefraproverna från det andra utbrottet som hittades i isen, matchar de små skärvorna med de från Okmok II-utbrottet i Alaska - ett av de största utbrotten de senaste 2, 500 år.

"Tephramatchen blir inte bättre, " sa tefraspecialisten Gill Plunkett, Ph.D. från Queen's University Belfast. "Vi jämförde det kemiska fingeravtrycket från tefran som hittats i isen med tefran från vulkaner som troddes ha brutit ut vid den tiden och det var mycket tydligt att källan till nedfallet i isen från 43 f.Kr. var Okmok II-utbrottet."

Arbeta med kollegor från Storbritannien, Schweiz, Irland, Tyskland, Danmark, Alaska, och Yale University i Connecticut, teamet av historiker och forskare samlade stödjande bevis från hela världen, inklusive trädringbaserade klimatrekord från Skandinavien, Österrike och Kaliforniens Vita bergen, och klimatrekord från en speleothem (grottformationer) från Shihua Cave i nordöstra Kina. De använde sedan jordsystemmodellering för att utveckla en mer fullständig förståelse av tidpunkten och storleken på vulkanismen under denna period och dess effekter på klimat och historia.

Enligt deras fynd, de två åren efter Okmok II -utbrottet var några av de kallaste på norra halvklotet under de senaste 2, 500 år, och årtiondet som följde var det fjärde kallaste. Klimatmodeller tyder på att säsongsmässiga medeltemperaturer kan ha varit så mycket som 7oC (13oF) under det normala under sommaren och hösten som följde på Okmoks utbrott 43 fvt. med sommar nederbörd på 50 till 120 procent över normala i hela Sydeuropa, och höstnederbörd som når så högt som 400 procent av det normala.

"I Medelhavsområdet, dessa våta och extremt kalla förhållanden under de jordbruksmässigt viktiga vår- och höstsäsongerna minskade sannolikt skördarna och förvärrade försörjningsproblemen under periodens pågående politiska omvälvningar, "sa den klassiska arkeologen Andrew Wilson, D.Phil. vid University of Oxford. "Dessa fynd ger trovärdighet till rapporter om kyla, svält, livsmedelsbrist och sjukdomar som beskrivs av gamla källor."

"Särskilt slående var svårighetsgraden av Nilens översvämningsfel vid tiden för Okmok-utbrottet, och hungersnöden och sjukdomen som rapporterades i egyptiska källor, " tillade Yale University historiker Joe Manning, Ph.D. "Klimateffekterna var en allvarlig chock för ett redan stressat samhälle i ett avgörande ögonblick i historien."

Vulkanisk aktivitet hjälper också till att förklara vissa ovanliga atmosfäriska fenomen som beskrevs av forntida medelhavskällor runt tiden för Caesars lönnmord och tolkades som tecken eller omen – saker som solglorier, solen mörknar på himlen, eller tre solar som dyker upp på himlen (ett fenomen som nu kallas en parahelia, eller "solhund"). Dock, många av dessa observationer ägde rum före utbrottet av Okmok II 43 f.Kr. och är sannolikt relaterade till ett mindre utbrott av Etna år 44 f.Kr.

Även om studieförfattarna erkänner att många olika faktorer bidrog till den romerska republikens och det ptolemaiska kungarikets fall, de tror att klimateffekterna av Okmok II-utbrottet spelade en onekligen stor roll – och att deras upptäckt bidrar till att fylla en kunskapslucka om denna period av historien som länge har förbryllat arkeologer och antika historiker.

"Folk har spekulerat om detta i många år, så det är spännande att kunna ge några svar, " sa McConnell.