Home Geologia L’umanità alla prova della più grande eruzione vulcanica dell’Era Quaternaria

L’umanità alla prova della più grande eruzione vulcanica dell’Era Quaternaria

, , ,
L’umanità alla prova della più grande eruzione vulcanica dell’Era Quaternaria, L’umanità alla prova della più grande eruzione vulcanica dell’Era Quaternaria

A cura del Dott. Francesco Ginanneschi

Nel nord dell’isola di Sumatra, nell’arcipelago dell’Indonesia, un grande lago di nome Toba, dall’estensione pari a tre volte il Garda, è la testimonianza di un remoto cataclisma geologico che ebbe effetti globali. Il bacino che accoglie questo volume d’acqua dolce è una caldera, ossia una depressione circolare originatasi a seguito di una violenta eruzione esplosiva, che portando allo svuotamento della camera magmatica del suo contenuto, disintegra l’edificio vulcanico e fa sprofondare il suolo. Una caldera non può formarsi da una dinamica effusiva, perché questa non presenta né la forza né tantomeno la velocità per far collassare una montagna. In secondo luogo, al crescere della potenza eruttiva aumenta la portata distruttiva dell’evento e quindi anche diametro e circonferenza dell’avvallamento saranno maggiori. In vulcanologia si utilizza un sistema di classificazione noto in inglese come Volcanic Explosivity Index (VEI), che colloca le eruzioni in una scala compresa fra 0 e 8 prendendo in considerazione alcuni parametri oggettivi quali il volume dei materiali espulsi e l’altezza della colonna eruttiva. Il risultato è la magnitudo, ossia la potenza di un’eruzione, in modo analogo alla funzione che svolge la scala Richter in sismologia. Ogni punto in più sulla scala VEI segnala un notevole incremento di esplosività. Le più grandi e note caldere del mondo si sono formate in punti della Terra interessati nella preistoria (o più raramente in epoca storica) da formidabili manifestazioni eruttive, di cui si stima un indice VEI perlomeno di 6, ma più spesso di 7 o 8: Yellowstone nel Wyoming, la Long Valley Caldera in California, il lago Taupo in Nuova Zelanda, la caldera La Pacana in Cile, i Campi Flegrei in Italia, il lago Toba e il Monte Tambora in Indonesia e la caldera di Aira in Giappone. Questi fenomeni sono anche conosciuti con la locuzione semplificatoria e non scientificamente rigorosa di supereruzioni, per avere le quali è quindi necessario che ad eruttare non siano dei vulcani qualsiasi, ma dei supervulcani.

Circa 75.000 anni fa, la regione vulcanica del lago di Toba fu sconquassata da quella che è ritenuta la più potente eruzione esplosiva del Quaternario (detta anche di Sibadung), di massimo grado sulla scala VEI, in grado di condizionare il clima terrestre e di mettere in discussione la sopravvivenza di molte specie, comprese quelle di genere Homo. Non fu però la prima, perché sappiamo che nell’ultimo milione di anni il medesimo complesso vulcanico aveva già eruttato altre volte, ma la più vicina a noi nel tempo fu anche la più massiccia.

I numeri che tracciano l’identikit di quell’esplosione sono colossali e impressionanti: il volume di materiale eruttato fu pari a 5.300 km3, ossia 1.800 volte quello dell’eruzione pliniana del Vesuvio del 79 d.C. (appena 3 km3) e 265 volte quello dell’eruzione del Krakatau del 1883 (20 km3). È stato calcolato che l’evento di 75.000 anni fa abbia impiegato due settimane per esaurirsi, portando alla soppressione di un numero incalcolabile di forme di vita in un raggio molto ampio, con un’enorme quantità di cenere che si posò sulle terre e sulle acque.

È tuttavia oggetto di un risalente e interessante dibattito scientifico la misurazione del suo effettivo impatto sulle dinamiche climatiche su scala planetaria e sulla numerosità delle popolazioni di genere Homo nei diversi continenti. A questo proposito, si deve sinteticamente presentare la cosiddetta “teoria della catastrofe di Toba” e poi valutarne la plausibilità alla luce degli studi più recenti.

Sul piano del cambiamento climatico, l’evento di Sibadung avrebbe indotto un prolungato inverno vulcanico facendo crollare la temperatura media dell’emisfero boreale di 10 gradi nell’anno immediatamente successivo, mentre una riduzione media sino a 5 gradi si sarebbe attestata nel decennio successivo, con flessioni particolarmente marcate nell’Asia continentale e in Nordamerica e più contenute nell’emisfero australe. L’inverno vulcanico è un fenomeno frequentemente associato a ingenti immissioni nella stratosfera di prodotti eruttivi. Cenere, aerosol di zolfo, anidride solforosa (SO2) e solfuro di idrogeno, il tutto mescolato a rocce polverizzate, dopo essere stati catturati nella circolazione delle alte quote costituiscono un’efficace schermatura che riduce la visibilità e riflette la radiazione solare, impedendole di arrivare nei bassi strati atmosferici, che di conseguenza si raffreddano. Più consistente è il quantitativo rilasciato di questi elementi, maggiori saranno la durata, l’intensità e l’ampiezza delle conseguenze sulla circolazione delle masse d’aria. Nell’era contemporanea, il più clamoroso sconvolgimento climatico imputabile a un vulcano si ebbe a cavallo tra il 1815 e il 1816 e il dispiegarsi dei suoi effetti incise anche sulla produzione letteraria: infatti, l’ideazione del celeberrimo romanzo gotico “Frankenstein o il moderno Prometeo” fu elaborata da Mary Shelley durante il forzato confino in una villa lacustre in Svizzera, mentre fuori imperversavano avversità meteorologiche. L’eruzione del Monte Tambora (situato come il Toba in Indonesia, ma dalla potenza molto inferiore) stava provocando l’“Anno senza estate”, durante il quale l’Europa e l’America del Nord sperimentarono rigori eccezionali anche nel cuore della bella stagione boreale, con rovinose conseguenze per i raccolti.

Ma le pur gigantesche e memorabili ripercussioni dell’eruzione tamboriana sbiadiscono se confrontate a ciò che probabilmente fu l’evento di oltre 70.000 anni fa. Per avvedersene basta lasciare spazio alle immagini, visualizzando mentalmente la materia scaraventata fuori dal ventre della terra: la nube dell’evento di Sibadung apparirebbe ben 151 volte più voluminosa di quella del Tambora (5.300 contro 35 km3)!

Abbiamo riferito di dieci gradi in meno nell’emisfero nord in un anno e di diversi gradi in meno nel successivo decennio. Il sistema terra-oceani-aria è estremamente delicato e variazioni della temperatura media anche di pochi decimi di grado possono amplificarsi e causare esiti decisamente tangibili per gli ecosistemi. Si pensi che l’attuale surriscaldamento antropico è quantificabile in circa un grado in più rispetto al 1900 e che la corsa al rialzo delle temperature potrebbe raggiungere nel 2100 i tre gradi, secondo la media degli scenari prospettati dai modelli fisico-matematici e in assenza di decisive misure di contenimento dei gas serra o di imprevedibili eventi naturali di segno contrario.

La variazione dei parametri climatici cadde nel corso dell’ultima glaciazione, di cui acuì la crudezza, rendendo ancora più aspre le condizioni di sussistenza per le comunità umane. Sulle conseguenze per la vita dei nostri progenitori, si inserisce una derivazione della teoria della catastrofe di Toba secondo la quale molte specie animali (tra cui le scimmie antropomorfe, i grandi felini e Homo sapiens) sarebbero state spinte dal deterioramento ambientale sull’orlo dell’estinzione per poi faticosamente risalire la china, sperimentando un “collo di bottiglia”. Occorre chiarire il significato di quest’ultima espressione. Un collo di bottiglia è la forte riduzione della popolazione di una specie, che si traduce nell’impoverimento genetico. Meno individui, frequenti incroci tra consanguinei e perdita di variabilità genetica ereditaria. I miliardi di umani che riempiono il pianeta presentano una notevole omogeneità dal punto di vista genetico e ciò è singolare, date le innumerevoli biforcazioni apparse nella storia evolutiva dei nostri antenati e gli accoppiamenti tra membri di specie diverse. Questo induce a ritenere che in una o più occasioni del remoto passato l’eterogeneità dei corredi compartimentalizzati nelle cellule sia stata falcidiata per cause naturali (come gli sconvolgimenti geoclimatici) e che quei superstiti, usciti vittoriosi dalla decimazione, siano stati i precursori della futura umanità, cui hanno trasmesso i propri geni.

Nel 1998 Stanley H. Ambrose, un antropologo dell’Università dell’Illinois, ha attribuito alla catastrofe di Toba la responsabilità di aver ridotto l’umanità a un numero molto esiguo di individui, innescando un collo di bottiglia; la ripresa demografica avrebbe quindi avuto a disposizione una modesta variabilità genetica rispetto alla realtà antecedente. La catastrofe avrebbe addirittura azzerato le popolazioni umane su buona parte delle terre emerse, lasciando come loro ultimo rifugio una ristretta area dell’Africa tropicale, base per dare slancio alla ricolonizzazione del mondo, secondo il cosiddetto “effetto fondatore”.

In base a più recenti evidenze archeologiche e a riscontri di tipo paleoclimatico, oggi l’ipotesi del collo di bottiglia provocato dalla catastrofe di Toba è stata ridimensionata o rigettata da una larga fetta della comunità scientifica, abbastanza orientata a ritenere che gli ominidi seppero opporre alle difficoltà ambientali una buona resilienza. Ad esempio, studi condotti in siti archeologici indiani hanno concluso che il livello tecnologico prima e dopo l’eruzione, risultante dagli utensili datati tra gli 80.000 e i 60.000 anni fa, sia rimasto sostanzialmente lo stesso, a dimostrazione dell’improbabilità di un arretramento significativo delle conoscenze e delle capacità produttive o addirittura di un tracollo complessivo.

Quanto detto si concilia con le risultanze di simulazioni condotte per ricostruire la distribuzione globale degli effetti della catastrofe sulle fasce climatiche. I modelli hanno evidenziato forti differenziazioni su scala regionale ed emisferica. A fronte di un raffreddamento marcatissimo dell’emisfero settentrionale, quello australe vide probabilmente un calo molto più contenuto. Inoltre, come accennato sopra, la massa continentale dell’Eurasia e vaste porzioni dell’America del Nord (specialmente sul lato atlantico) accusarono le flessioni più cospicue (anche 10 gradi o più subito dopo l’evento), mentre all’estremo opposto, l’arco disteso tra l’Africa orientale, il subcontinente indiano e il sud-est asiatico potrebbe aver risentito in misura assai lieve dell’aggravamento mondiale della glaciazione. In maniera dunque controintuitiva, gli effetti termici dell’eruzione avrebbero impattato maggiormente sulle regioni poste più lontano, addirittura agli antipodi, rispetto all’epicentro della catastrofe. Invece, per quanto riguarda le piogge, simulazioni che presuppongono il rilascio in atmosfera di quantitativi di SO2 nell’ordine dei 2.000 Tg hanno dato come risultato l’elevata probabilità di forti decrementi delle piogge in America del Nord, penisola arabica, estremo oriente e subcontinente indiano, territori che potrebbero essere andati incontro ad anni di spiccata siccità (relativamente alle regioni affacciate sull’Oceano Indiano, per interferenze dei gas eruttati con il funzionamento dei monsoni).

Altre simulazioni hanno preso in esame l’impatto della colonna eruttiva sui livelli di ozono, dimostrando come la molecola di triossigeno (O3) nella stratosfera subì un collasso ai tropici e perdite ben più moderate alle latitudini medie. Negli ultimi decenni, l’assottigliamento dello strato di ozono causato da certi inquinanti umani (come i clorofluorocarburi o CFC) è stato al centro di una campagna di informazione e sensibilizzazione per i suoi effetti nocivi sulla salute umana, tanto che l’espressione mediatica “buco dell’ozono” per riferirsi soprattutto al forte impoverimento dello strato sopra l’Antartide è diventata popolare a partire dagli anni ’80 e contribuì alla messa al bando dei CFC (insieme ad altre sostanze) con il Protocollo di Montreal del 1987. Come è noto, l’ozono stratosferico filtra la radiazione solare ultravioletta, che sennò avrebbe effetti deleteri sulla vita, in particolare a carico degli apparati corporei esterni come la pelle e gli occhi e a lungo andare potrebbe ripercuotersi anche sul DNA. Le ricerche sul crollo dell’ozono a causa delle sostanze espulse in atmosfera dal supervulcano di Toba settantacinquemila anni fa delineano una fonte di ulteriore forte pericolo che le comunità umane si trovarono ad affrontare e che si aggiunse alle già esposte problematiche di tipo climatico.

Tirando le somme di quanto descritto, la combinazione tra un inverno vulcanico particolarmente feroce nelle regioni settentrionali della Terra, un’alterazione significativa dei regimi delle piogge e un depauperamento dell’involucro di ozono, pure qualora non abbia innescato un collo di bottiglia propriamente detto, è altamente plausibile che abbia messo a dura prova le popolazioni di ominidi sottoponendole a condizioni di stress ambientale davvero eccezionali.

Resta da collocare un ultimo fondamentale tassello in questa panoramica, ossia l’ipotesi dell’Out of Africa (Fuori dall’Africa). La specie umana moderna, Homo sapiens, comparve in Africa circa 200.000 anni fa, ma i ritmi della sua diffusione nei restanti continenti sono dibattuti. Secondo il modello teorico dell’Out of Africa, la colonizzazione a tappe del resto del mondo prese piede da un unico flusso migratorio, collocato in una finestra compresa tra 80.000 e 50.000 anni fa. Su questo non vi è accordo: oggi, infatti, si tende a ritenere preferibile pensare che la disseminazione dei sapiens in giro per il globo si sia articolata in plurime fuoriuscite dalla culla ancestrale subsahariana. Un dato sicuro e di cui si è già detto è la modesta variabilità genetica riscontrabile nell’umanità, che ha fatto pensare a un collo di bottiglia evolutivo. Gli studi dell’ultimo decennio hanno evidenziato come le popolazioni non africane conservino lo stesso nel proprio genoma una piccola frazione ereditata da antichi ceppi umani estinti. Per esempio, dall’1 al 4% è l’eredità stimata dell’uomo di Neanderthal, mentre fino al 5% il lascito dell’uomo di Denisova, una specie con cui i sapiens si ibridarono raggiungendo via mare le isole dell’Oceania e i cui geni sopravvivono tra gli abitanti della Papua Nuova Guinea.

I primi contatti tra le diverse specie debbono essere retrodatati di diverse decine di migliaia di anni, almeno a 120.000 anni fa, quando cominciarono i primi flussi in uscita dall’Africa. Rinvenimenti di resti umani moderni risalenti a quel periodo, in diversi siti dell’Asia, depongono a favore della retrodatazione e dell’ampliamento dell’arco temporale dell’Out of Africa. Resta però abbastanza sicuro che l’ondata migratoria più massiccia sia stata quella di circa 60.000 – 80.000 anni fa. Queste migrazioni erano probabilmente indotte da oscillazioni climatiche e ambientali che spingevano gli uomini a mettersi in marcia alla ricerca di migliori condizioni di vita percorrendo dei “corridoi” naturali.

Per quanto sia controverso e assolutamente incerto, permane il suggestivo dubbio se la catastrofe di Sibadung, ossia la più grande eruzione vulcanica degli ultimi due milioni di anni, con le sue ricadute sugli ecosistemi mondiali, non abbia in qualche misura contribuito a modellare la specie umana moderna, inducendola a uscire in massa dalla sua dimora primigenia per allargare l’orizzonte fino ai confini della Terra.

Immagine: NASA Landsat, Public domain, via Wikimedia Commons

FONTI:

Lascia un commento