Comment l’humanité l’a échappé belle il y a 74.000 ans en survivant à une superéruption

Il y a environ 74.000 ans, le volcan Toba est entrée en éruption sur l’île de Sumatra. L’éruption la plus importante en deux derniers millions d’années. Les éruptions de la taille du Toba sont extrêmement rares – elles se produisent en moyenne moins d’une fois tous les millions d’années. Mais celle-ci s’est produite à un moment critique de l’évolution de l’humanité.

Pourquoi est-ce important ?

Même si elles sont rares, il est essentiel de comprendre l'impact de ces éruptions sur le climat. En effet, même des éruptions beaucoup plus petites que celle du Toba peuvent avoir des conséquences dramatiques sur la société humaine dans le monde entier.

Le Toba a craché une quantité de magma estimée à 5.000 kilomètres cubes. Pour mettre cela en perspective, sachez que ça représente plus de cent fois le volume de l’éruption du Krakatoa en 1883, qui a fait chuter la température moyenne de notre planète de 1,2°C l’année suivante.

Les éruptions de la taille du Toba sont extrêmement rares – elles se produisent en moyenne moins d’une fois tous les millions d’années. Mais elle s’est produite à un moment critique de l’évolution humaine: l’homo sapiens était sur le point de s’étendre au-delà de l’Afrique. Certains scientifiques ont même affirmé que l’éruption du Toba a suffisamment perturbé le climat pour provoquer un hiver volcanique qui a réduit la population humaine à environ 10.000 individus survivants.

Mais des preuves récentes provenant de sites archéologiques d’Afrique australe suggèrent qu’au contraire, les humains ont prospéré à la suite de l’éruption. Les preuves préservées dans les lits des lacs africains indiquent également que l’éruption du Toba a eu un impact climatique étonnamment modeste, malgré son ampleur.

Des trillions de miroirs dans l’atmosphère

Pour mieux comprendre les effets du Toba sur le climat, les scientifiques ont utilisé un grand nombre de simulations de modèles climatiques pour voir comment la température et les précipitations changent après une éruption de la même taille. Les résultats ont été récemment publiés dans la revue PNAS.

Les puissantes éruptions volcaniques explosives peuvent injecter de grandes quantités de dioxyde de soufre à des dizaines de kilomètres dans l’atmosphère, où le gaz se transforme en minuscules gouttelettes réfléchissantes appelées aérosols de sulfate. Ces gouttelettes peuvent rester dans l’atmosphère pendant un à deux ans. Elles se comportent comme des trillions de petits miroirs, renvoyant la lumière du soleil dans l’espace tout en refroidissant la Terre. Et les changements de la température de surface peuvent, à leur tour, entraîner des changements dans les précipitations.

Les scientifiques ont observé ce phénomène pour des éruptions plus récentes, comme celle du mont Pinatubo aux Philippines en 1991, qui a provoqué un ralentissement du réchauffement climatique pendant plusieurs années. Les satellites peuvent suivre les aérosols sulfatés du Pinatubo et d’autres éruptions à mesure qu’ils se dissipent et finissent par s’estomper. Cette perspective satellitaire permet de mesurer clairement la quantité de soufre qui atteint la haute atmosphère lors de chaque éruption.

Pour les éruptions telles que celle du Toba, qui se sont produites bien avant que les humains n’apprennent à suivre notre planète à l’aide de satellites, le tableau est plus sombre. La quantité de soufre libérée lors de l’éruption est très incertaine. L’une des explications de l’impact environnemental modéré du Toba, tel qu’il ressort des archives archéologiques et géologiques d’Afrique, est que l’éruption a libéré peu de soufre avec tout ce magma. Il est également possible que Toba ait eu un impact sur le climat, mais pas aux endroits où les scientifiques le recherchaient.

Les effets des éruptions sur le climat ne sont pas les mêmes partout

Les effets climatiques des éruptions volcaniques peuvent varier considérablement dans différentes parties du monde. Cela dépend du lieu de l’éruption, de la hauteur à laquelle le soufre est injecté dans l’atmosphère, de la période de l’année de l’éruption et de l’état du climat de la Terre au moment de l’éruption.

Pour le Toba, la localisation est connue – l’éruption a laissé un lac de 100 kilomètres de long en Indonésie – et les scientifiques ont également une bonne estimation de la hauteur atteinte par les gaz et les cendres libérés par le Toba. Mais outre les incertitudes concernant l’ampleur des émissions de soufre, la saison à laquelle elles se produisent et le climat de fond sont également inconnus.

Les auteurs de l’étude ont donc réalisé des dizaines de simulations informatiques de l’impact climatique de Toba, dans lesquelles ils ont fait varier des paramètres inconnus afin de comprendre les schémas de refroidissement et de modification des précipitations dans différentes régions. Ils ont également inclus différents niveaux de libération de soufre dans les simulations.

L’Homme de Néandertal et celui de Denisova n’ont pas eu cette chance

Ils ont constaté que, même dans le pire scénario d’émissions de soufre, l’éruption du Toba aurait eu un effet relativement faible sur le climat de l’Afrique. Les simulations de modèles prévoient un refroidissement d’au moins 4°C dans l’hémisphère nord, avec un pic un an ou deux juste après l’éruption, et un refroidissement régional pouvant atteindre 10°C, en fonction de la quantité de soufre émise. Mais même avec la plus grande production de soufre, le refroidissement dans l’hémisphère sud – y compris dans les régions d’Afrique peuplées par les premiers humains – ne dépasserait probablement pas 4°C. Avec les preuves archéologiques suggérant que l’activité humaine en Afrique n’a pas été interrompue par l’éruption et les preuves d’un changement environnemental limité, les nouvelles conclusions ne soutiennent pas l’idée d’une crise globale de l’évolution humaine causée par Toba.

Nos plus proches parents, les Néandertaliens et l’Homme de Denisova d’Europe orientale et d’Asie, ont eu moins de chance. Selon les simulations, ils ont été affectés par un refroidissement particulièrement fort du climat.

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