För cirka 252 miljoner år sedan gick världen igenom en tumultartad period av snabb global uppvärmning.

För att förstå vad som orsakade det har forskare tittat på en speciell händelse där ett vulkanutbrott i det som nu är Sibirien spydde ut enorma volymer växthusgas i atmosfären.

Det finns dock bevis på att klimatet redan förändrades innan detta.

Havsytans temperaturer hade ökat med mer än 6–8 ℃ under de hundratusentals år som ledde fram till det sibiriska utflödet. Temperaturerna ökade igen efter det, så mycket att 85–95 % av alla levande arter till slut dog ut.

Utbrottet i Sibirien satte uppenbarligen ett märke på planeten, men experter förblev förbryllade över vad som orsakade den första uppvärmningen före den.

Vår forskning visar att Australiens egna gamla vulkaner spelade en stor roll. Före evenemanget i Sibirien spred katastrofala utbrott i norra New South Wales vulkanaska över östkusten.

Dessa utbrott var så stora att de initierade världens största klimatkatastrof någonsin – beviset för det är nu gömt djupt i Australiens tjocka högar av sediment.

Forntida vulkaner

Vår studie, publicerad idag i Nature , bekräftar att östra Australien skakades av upprepade "superuptioner" för mellan 256 och 252 miljoner år sedan.

Superutbrott skiljer sig från den mer passiva sibiriska händelsen. Dessa katastrofala explosioner spydde ut enorma mängder aska och gaser högt upp i atmosfären.

Idag ser vi bevis på detta i ljusa lager av vulkanisk aska i sedimentärt berg. Dessa lager finns över stora områden i NSW och Queensland, hela vägen från Sydney till nära Townsville.

Vår studie har identifierat källan till denna aska i New England-regionen i NSW, där de eroderade resterna av vulkaner finns bevarade.

Även om erosion har tagit bort mycket av bevisen, är de nu ofarliga stenarna vårt register över skrämmande utbrott. Tjockleken och spridningen av askan som produceras överensstämmer med några av de största kända vulkanutbrotten.

Hur stora var superutbrotten?

Minst 150 000 km³ material bröt ut från vulkanerna i norra NSW under fyra miljoner år. Detta gör att de liknar supervulkanerna Yellowstone i USA och Taupo i Nya Zeeland.

För att sätta det i perspektiv producerade utbrottet av Vesuvius 79 e.Kr., som utplånade den italienska staden Pompeji, bara 3–4 km³ sten och aska. Och det dödliga Mt St Helens utbrott 1980 var cirka 1 km³.

De australiensiska utbrotten skulle upprepade gånger ha täckt hela östkusten i aska — metertjock på vissa ställen. Och ett massivt utflöde av växthusgaser skulle ha utlöst globala klimatförändringar.

Miljöförödelse

Gamla sedimentära bergarter ger oss en tidslinje över de miljöskador som utbrotten orsakade. Ironiskt nog finns bevisen bevarade i kolmått.

Dagens kolfyndigheter i östra Australien visar gamla skogar som används för att täcka mycket av detta land. Efter superutbrotten avslutades emellertid dessa skogar plötsligt i en serie skogsbränder för cirka 500 000 år, för 252,5–253 miljoner år sedan.

Vanligtvis ackumulerades växtmaterialet i träsk och begravdes sedan under sediment. Nedgrävningsprocessen gav värme och tryck som möjliggjorde omvandlingen av växtmaterialet till kol.

Utan skogarna fanns det inget växtmaterial att samla. Ekosystemet kollapsade och de flesta djur dog ut.

De efterföljande utbrotten i Sibirien överdrev bara den förödelse som Australiens supervulkaner startade.

Och denna kollaps av ekosystem var inte heller begränsad till Australien. Den katastrofala händelsen påverkade alla de antika kontinenterna. Det hade ett betydande inflytande på livets utveckling - vilket så småningom ledde till dinosauriernas framväxt.

Australiens superutbrott var en nyckelmarkör för förändring i den antika världen. När vi vill uppnå ett mer beboeligt klimat i framtiden, vem visste att ledtrådarna till miljökatastrofer låg begravda under våra fötter?