没什么大不了的。巨大的托巴火山爆发似乎对气候影响不大。现在，一座湖泊填满了在托巴火山爆发期间被抽空的火山口。图源：维基媒体共享资源。托巴火山是过去260万年中最大的一次火山爆发，有人曾认为它几乎使人类灭绝。大约74000年前，今天的苏门答腊上，一个火山口在大约两周内排出了数千立方公里的岩浆，约是1991年皮纳图博火山排放量的1000倍。“人们认为这可能导致了全球的巨大降温，从而威胁到我们祖先的生存，”德国美因茨约翰·古腾堡大学的地球科学家金亨姆·帕克说。帕克和他的同事们试图在肯尼亚与坦桑尼亚边界的小火山湖底泥中寻找那场灾难的记录。相反，他们发现托巴火山爆发的影响持续不到两年，并且降温的幅度大概只有半度。火山寒冬 火山爆发会将二氧化硫释放到平流层，形成反射太阳光的细小液滴的雾霭。较大的火山爆发会排放更多的二氧化硫，从理论上讲会造成更大的降温。但是，当爆发达到某个程度时，这种趋势就会失效。“较大的硫酸盐气溶胶会迅速沉降，因为它们更重，”帕克解释道。这种快速沉降使它们在散射入射太阳辐射方面的效果降低。对托巴排放的二氧化硫的估计差异极大，因此计算机模型根据输入的数字，可以将此次爆发视为几乎造成灭绝的事件，或者仅仅是对我们早期祖先的轻微困扰。为了澄清这个问题，科学家们试图查看地质证据：托巴的灰烬在海底或湖心的土芯中的保存情况。但这也很棘手。水中沉积物芯在对火山爆发等突发、剧烈事件的年代测定和约束方面通常效果并不好。当沉积物在湖泊或海洋底部沉降时，不同年份的材料会有些混合。即使我们将从海底取得的泥土芯切成非常薄的切片，并试图在较小的时间间隔内解析气候变化，我们的切片也会反映出数年气候信号的混合影响。在大多数这样的记录中，我们可以追踪过去的气候如何逐年演变。即便是一场严重的火山寒冬，通常也会持续一年至三年。“找到任何能够以如此高分辨率记录地区气候的沉积档案真的很困难，”帕克说。在标准沉积物芯中寻找托巴灾难的痕迹就像用日历来计时短跑。但后来科学家们发现了一个沉积记录更像秒表的湖泊。秒表湖 查拉湖是一个小而陡峭的火山口湖，位于基里曼扎罗山的侧面，由来自山上森林坡度的地下水供给。它的深水从未完全翻转，使其底部缺氧且没有洋流。这使它成为几乎完美的高分辨率气候记录器，沉积物以年层的形式沉积：一对年轮，其中一层含有丰富的硅藻的浅色层和一层细土和粘土的深色层。“它的工作原理就像树环，”帕克说。这些年轮的存在是因为从十月到四月，湖水保持分层和静止，黑色材料不断积累。然后，在六到九月较冷、干燥和多风的月份，它会混合。“湖水深达90米，但在凉爽和干燥的条件下，水可以混合到大约50米，”帕克解释说。“在这种情况下，靠近湖底的养分会浮至水面，然后硅藻可以利用它们。” 硅藻被这种上涌的物质滋养，繁殖、死亡并沉入形成的浅色硅层——在凉爽的干燥年份，沉积层会更厚，因为混合期较长。看不见的灰烬 查拉湖的托巴灰烬通过早期的研究被识别。它对肉眼不可见，颗粒太稀疏和小，不形成可见的层。科学家通过溶解泥土并计数微观的玻璃碎片，也就是火山爆发将熔融岩浆原子化为超细颗粒和迅速冷却的灰尘的遗骸，找到了它们。在查拉湖，碎片突然激增，然后消失。“有一个急剧的增加和一个尖峰，所以我们可以排除任何显著的再沉积影响，”帕克说。“我们非常肯定这来自直接的灰烬降落。”在X射线扫描中，这层灰烬厚度为0.3毫米，薄于一张纸。帕克的团队随后逐层研究了包围这一层的450年泥土，结合显微镜图像、化学扫描、同位素读数和每两到三年的硅藻计数。在灰烬降落的前260年，团队发现湖水全年平静，气候温暖潮湿。然后是灰烬，夹在里面……