Supervulkanizam - "nova" globalna pretnja?

Kosmička tela veličine preko 1 kilometra pogađaju Zemlju u proseku jednom svakim 100 hiljada godina. Na današnjoj gusto naseljenoj planeti, oluje, požari i glad izazvana jednim takvim sudarom izazvali bi smrt preko milijardu ljudi, čak i ako ne uzmemo u obzir ratove i druge posredno izazvane oblike nasilja koji bi usledili. Ali supersnažne vulkanske erupcije sposobne da izazovu katastrofu istog reda se dešavaju otprilike jednom u 50 hiljada godina, sugeriše nekoliko novijih studija, pre svega ona Majkla Rampina (Michael Rampino), geologa sa Njujorškog univerziteta.

Supervulkanizam

Supervulkanskom se konvencionalno naziva ona vulkanska erupcija koja proizvodi preko 1000 kubnih kilometara izbačenog materijala. One se takođe smatraju sposobnim za proizvodnju više od hiljadu megatona stratosferskih aerosola i čestica prašine dimenzija manjih od jednog mikrona, koje se dugotrajno (reda veličine godina) zadržavaju u visokim slojevima atmosfere, blokirajući Sunčevu svetlost. Jasno je da supererupcije na ovaj način izazivaju globalno zahlađenje (koje se naziva “vulkanskom zimom”) i ekološki poremećaj u čitavom svetu. U današnjem prenaseljenom svetu, supervulkanska erupcija bi gotovo neizbežno izazvala slom savremene civilizacije.

I dok u svetu polako raste svest o pretnji koju predstavljaju asteroidi i komete, i uveliko se razmatraju različiti planovi koji bi mogli umanjiti ili skroz sprečiti ovu pretnju, niko danas nema ni najpribližniju predstavu kako da predvidi sledeću supervulkansku erupciju (a kamoli da je spreči, što se čini daleko težim od skretanja asteroida sa “rizične” putanje). Rampinovo upozorenje zasnovano je na istraživanju geoloških ostataka prethodnih supererupcija. Takvi ostaci se pronalaze u tzv. geološkim vrućim tačkama, poput Islanda, Sumatre, Azorskih ostrva, zapadnog Sibira ili ostrva Reunion u Indijskom okeanu.

Dva takva ostatka nalaze se u Sjedinjenim Američkim Državama: u slavnom Jeloustonskom nacionalnom parku i takozvanoj Dugačkoj dolini (Long Valley) u Kaliforniji. Oni su imali tri velike erupcije u proteklih 2 miliona godina, pri cemu su svaki put pokrili čitav severnoamerički kontinent pepelom, od Atlantika do Tihog okeana. Ali najdramatičniji i najskoriji takav događaj odigrao se na mestu današnje kaldere (vrste kratera) Toba na indonežanskom ostrvu Sumatra pre 73-74 hiljade godina.

Pogled na kalderu poslednje supervulkanske erupcije (Toba, Sumatra, Indonezija)

Strahovita eksplozija vulkana Toba raznela je planinu koja se tu prethodno nalazila i stvorila krater prečnika oko 100 kilometara, izbacivši prašinu i pepeo u vidu stuba zastrašujućih 50 kilometara visine, i oslobodivši, između ostalog, preko 3 milijarde tona (3000 megatona!) sumpor-dioksida u atmosferu. Sumpor-dioksid je jedan od najopasnijih proizvoda kako vulkanske aktivnosti, tako i u novije vreme, ljudske industrije. Količina sumpor-dioksida izbačena u supererupciji Tobe najmanje stotinu puta je veća od one koju su izbacili vulkani poznati iz pisane istorije: Vezuv u erupciji koja je uništila Pompeje 79. godine naše ere, ili Krakatau pri čuvenoj eksploziji iz 1883. godine.

Sumpor-dioksid se u atmosferi pretvara u aerosole sumporne kiseline, koji bivaju postepeno isprani kišom tokom više godina. U takozvanim “ledenim jezgrima” – uzorcima leda određene starosti koji se vade iz dubina glečera – koje su geofizičari pronašli na Grenlandu, najveća vrednost sumporne kiseline podudara se sa vremenom erupcije vulkana Toba i traje oko 6 godina. Ovo jasno pokazuje da se gust vulkanski oblak sa svim pogubnim efektima proširio preko čitave planete.

Jedna od najinteresantnijih savremenih hipoteza o efektima supervulkanskih erupcija nije, međutim, potekla iz geofizike već iz... ljudske genetike! Sa skorašnjim velikim uspehom “Projekta ljudskog genoma” otvorio se za naučnike čitav niz novih pitanja vezanih za ljudsku evoluciju. Jedna od prvih stvari koje su naučnici uočili jeste zapanjujuća uniformnost ljudske genetske strukture. Na molekularnom nivou, sličnost između ljudi sa svih geografskih širina i dužina i iz najrazličitijih klimatskih i kulturnih okruženja je neverovatno velika; sve razlike koje percipiramo među ljudima ili su proizvedene kulturno ili su zanemarljive!

S obzirom da ljudi žive na gotovo čitavom kopnu naše planete izuzev Antarktika, ovo je zaista neobično. Ljudska genetska varijabilnost je daleko manja nego varijabilnost kod drugih sisara koji imaju tako veliki geografski raspon (recimo pacova ili pasa). Standardno objašnjenje ovoga jeste da su svi ljudi koji danas žive na Zemlji potomci jedne relativno male populacije (takozvana hipoteza “mitohondrijalne Eve”) u dalekoj prošlosti čovečanstva.

Erupcija Etne

Kakve veze ovo ima sa supervulkanima? Veliki mađarski biohemičar Albert Sent-Đerđi, dobitnik Nobelove nagrade za otkriće strukturne formule vitamina C, svojevremeno je izjavio: “Dobar naučnik je onaj ko misli isto kao i svi ostali a vidi nešto što niko drugi ne vidi; genije je onaj ko vidi isto što i svi ostali, a misli nešto što niko drugi nije pomislio.” Ovo je možda upravo takav slučaj, s tim što je onaj uzbudljivi deo u tome što se to upravo sad odvija, i mi možda imamo retku sreću da vidimo značajnu novu naučnu paradigmu u nastajanju.

Naime, 1998. godine američki antropolog Stenli Embrouz (Stanley H. Ambrose) je predložio da je upravo supererupcija Tobe bila globalna katastrofa koja je smanjila ljudsku populaciju na veoma, veoma mali broj – ispod 10 hiljada, a možda i ispod hiljadu individua. Embrouz je, koristeći poznate stope genetskih mutacija, “vratio film unazad” i pokušao da proceni u kom dobu je došlo do genetskog “uskog grla” (engl. bottleneck) koje objašnjava današnju uniformnost ljudskog genoma. Odgovor: pre oko 75 hiljada godina. Koincidencija sa supererupcijom Tobe možda nije samo koincidencija!

Prema Embrouzovoj teoriji, vulkanska zima nastala zbog izbacivanja ogromnog vulkanskog oblaka prašine i aerosola u stratoferu trajala je čitavih šest godina. Tokom tog perioda, zbog pomračenog Sunca, globalna temperatura na površini naše planete opala je za desetak stepeni Celzijusa, sa regionalnim smanjenjima većim od 15 stepeni. Ovo je neizbežno izazvalo ekološku katastrofu: nedostatak Sunčeve svetlosti i hladnoća značili su dramatično smanjenje biomase u biljkama, što je, sa svoje strane, imalo za posledicu da su životinje i ljudi masovno stradali od gladi.

Naši preci u to doba nisu bili ništa sigurniji od drugih životinjskih vrsta, niti su raspolagali ma kakvim načinom da se bolje suprotstave gladi, tako da je “zamalo” došlo do potpunog izumiranja naše vrste. Ona mala populacija koja je preživela, učinila je to zbog srećne okolnosti da se nalazila u najtoplijim i biomasom najbogatijim krajevima planete, u centralnoj Africi, odakle se, kada se zastrašujući vulkanski oblak raspršio i Sunce ponovo normalno zasijalo, proširila širom planete.

Tambora krater

Naravno, sa objavljivanjem Embrouzove teorije pojavili su se i skeptički glasovi. Veoma je teško rekonstruisati niz događaja koji su se odigrali pre više od sedamdeset milenijuma, a posebno ekoloških faktora koji su u njima imali udela, kada je precizno modeliranje ekologije koju dan-danas posmatramo još uvek jako teško, a često i nemoguće na sadašnjem nivou znanja. Pravničkim rečnikom “porota još zaseda”, i tek će buduća istraživanja pokazati da li je Embrouzova uzbudljiva hipoteza najbolje objašnjenje stvarnosti. Međutim, sama činjenica da ona predstavlja moguće objašnjenje zagonetke genetske varijabilnosti ukazuje na potencijal supervulkana da izazovu katastrofalne poremećaje biosfere.

Najveći problem za živa bića koja prežive (zbog geografske udaljenosti pre svega) sam trenutak supereksplozije i udarne talase, zemljotres od 10 rihtera, uraganske oluje i kisele padavine koji ovaj trenutak prate, bilo bi hlađenje zbog blokade Sunčeve svetlosti. Značajnije istorijske vulkanske erupcije, kao što su Tambora 1815, Krakatau 1883. i Pinatubo 1991. godine, su izazvale merljiva smanjenja globalnih temperatura, doduše samo nekoliko desetih delova stepena. Detaljni Rampinovi proračuni pokazuju da je supererupcija Tobe smanjila globalnu temperaturu za oko 5 stepeni, dok bi regionalna hlađenja išla i do 15 stepeni Celzijusa.

Ovo bi uništilo najveći deo vegetacije nad tlom. Ukupno, količina svetske vegetacije bi se smanjila za oko 25%. U savremenom, gusto naseljenom svetu, ovo bi izazvalo svetsku glad koja bi trajala decenijama, pojačanu sumornom činjenicom da gotovo nijedna zemlja na svetu (izuzimajući Švajcarsku i još veoma mali broj država) nema rezerve hrane za čitavo svoje stanovništvo za duži period. U takvoj situaciji, nije teško zamisliti da bi smanjeni poljoprivredni resursi izazvali čitav niz sekundarnih katastrofa, pre svega ratova za hranu, zatim i globalnih epidemija i slično. Sve u svemu, gotovo je izvesno da civilizacija kakvu danas znamo ne bi preživela. Kao što u nedavnom komentaru za New Scientist naglašava slavni britanski paleontolog i astrobiolog Sajmon Konvej Moris (Conway Morris), jedan od najzaslužnijih za poznatu rekonstrukciju faune iz Kambrijuma pronađene u Bardžesovom škriljcu u Britanskoj Kolumbiji: “Sve što možemo da uradimo jeste da držimo palčeve prekrštene i nadamo se da ćemo do naredne supererupcije imati robusni društveni i ekonomski sistem zasnovan na globalnoj pravdi i solidarnosti, kao i početak snažnog programa međuplanetske i međuzvezdane kolonizacije.”

Supervulkanizam je takođe relativno loša vest za potragu za vanzemaljskom inteligencijom (SETI). Ova potraga zasniva se na ideji da će civilizacije na udaljenim planetama opstati dovoljno dugo da razviju tehnologiju neophodnu za komunikaciju preko ogromnih međuzvezdanih udaljenosti. Međutim, mi istovremeno očekujemo da se takve civilizacije moraju pojaviti na planetama koje su tektonski aktivne, iz više razloga, a pre svega zbog potrebe za kruženjem ugljenika između atmosfere i tla. Energija za ovakvo kruženje potiče, u krajnjoj instanci, od raspada dugoživućih radionuklida u Zemljinoj unutrašnjosti, pre svega urana, torijuma i kalijuma-40, koji pokreću sve tektonske promene. Tektonski aktivne planete su istovremeno nužno i vulkanski aktivne.

Stoga je za očekivati da su sve naseljene planete podložne povremenim supererupcijama koje bi mogle predstavljati kraj civilizacije drugde, kao što mogu jednog nepredvidljivog dana – posebno ako ne budemo mudri u duhu gore navedene izjave Konvej Morisa – okončati i civilizaciju i postojanje razumnih bića ovde.