토바파국론

Toba catastrophe theory
최연소 토바 분화
Tobaeruption.png
북수마트라 상공 약 42km(26mi)에서 분출된 화가의 인상
화산토바 칼데라 콤플렉스
날짜75,000 ± 900년 BP
유형울트라 플리니언
위치인도네시아 수마트라
2°41′04″N 98°52′32″E/2.6845°N 98.8756°E/ 2.6845; 98.8756좌표: 2°41′04″N 98°52′32″E / 2.6845°N 98.8756°E / 2.6845; 98.8756
VEI8
임팩트두 번째로 최근에 발생한 초자극, 영향 논란
Toba zoom.jpg
토바 호는 그 결과로 생긴 분화구 호수다.

최연소 토바 분출은 약 7만5000년 전 인도네시아 수마트라 현 토바 호수 현장에서 발생한 초화성 분출이다.그것은 지구상에서 가장 큰 폭발물 중 하나이다.토바 대재앙 이론은 이 사건이 6년에서 10년의 지구적 화산 겨울과 아마도 1,000년의 냉각 에피소드를 야기시켰다고 주장한다.

1993년, 과학 저널리스트 앤 기븐스는 약 7만년 전 인류 진화에 인구 병목 현상이 발생했다고 주장했고, 그녀는 이것이 폭발에 의한 것이라고 제안했다.뉴욕 대학의 지질학자 마이클 R. 램피노와 하와이 대학의 화산학자 스티븐 셀프가 그녀의 제안을 지지한다.1998년에는 일리노이 대학교의 인류학자 스탠리 H. 앰브로즈에 의해 우르바나 샴페인에 의해 병목 이론이 더욱 발전하였다.연계설과 글로벌 겨울 이론 모두 논란이 되고 있다.[1]최연소 토바 분출은 슈퍼볼카 분화로 가장 밀접하게 연구되고 있다.[2][3]

슈퍼볼라 분화

참고 항목:대형 화산 폭발 목록

최연소 토바 폭발은 아르곤 칼륨 연대 측정 결과 약 75,000 ± 900년 전 인도네시아 토바 호수의 현 위치에서 발생했다.[4]이번 분화는 4월 중 토바 칼데라 콤플렉스의 4차례 폭발 중 마지막이자 가장 큰 폭발이었으며, 화산재 발생의 진단 지평선인 최연소 토바 터프에서도 인정받고 있다.[5]화산 폭발성 지수(VEI)가 8(저울에서 가장 높은 등급)로 추정되며, 100km × 35km(62mi × 22mi) 칼데라 단지에 상당한 기여를 했다.[6]분출에 대한 분출 부피의 밀도암 등가(DRE) 추정치는 2,000 km3(480 cu mi)에서 3,000 km3(720 cu) 사이이며, 가장 일반적인 DRE 추정치는 약 7×1015 kg(1.5×1016 lb)의 분출된 마그마 약 2,8003 km(670 cu)이며, 이 중 8003 km(190 cu mi)는 재 낙하로 침전되었다.[7]

분출된 질량은 적어도 1816년 북반구 '여름 없는 해'를 일으킨 인도네시아 탐보라산 1815년 화산 폭발 때보다 12배 이상 컸다.[8]토바의 분출된 질량은 남아시아 전역에 약 15 센티미터(6인치) 두께의 화산재 층을 침전시켰다.화산재 담요도 인도양과 아라비아해, 남중국해 위로 퇴적되었다.[9]남중국해에서 회수된 심해 코어는 분출된 질량의 2,800 km3(670 cu mi) 계산이 최소 값이거나 심지어 과소평가된 값임을 시사하는 것으로 알려져 있다.[10]새로운 방법(시간 의존성 테프라 분산 모델을 이용한 컴퓨팅 애쉬 분산 모델, 풍전 세트, YTT 테프라 퇴적물의 수십 가지 두께 측정)에 근거해 토바 칼데라 단지는 총량 13,200km3(3,200 cu mi)까지 폭발했을 가능성이 있다.[11]이로 인해 일부 소식통들은 최연소 토바 분화를 "VEI-9" 이벤트로 보고 있다.[12]

화산 겨울과 지구 냉각 컴퓨터 모델

지질학자 마이클 R. 램피노와 화산학자 스티븐 셀프는 이번 분화로 "간단하고 극적인 냉각 또는 '볼카닉 겨울'이 발생했으며 이로 인해 지구 평균 표면 온도가 3~5°C(5.4–9.0°F) 감소했다고 주장한다.[13]그린란드 빙하 중심부에서 나온 증거는 폭발 직후 1,000년 동안 낮은 ΔO와18 먼지 침적이 증가했음을 나타낸다.이 폭발은 1000년 동안의 더 낮은 온도(stadial)를 야기시켰을 수 있으며,[14] 그 중 2세기는 토바 성층권 하중의 지속성에 의해 설명될 수 있다.람피노와 셀프는 화산 폭발 당시 이미 지구 냉각이 진행 중이었으나 그 과정이 더디게 진행되었다고 믿고 있다. 최연소 토바 터프는 "기후 시스템을 따뜻한 상태에서 차가운 상태로 전환하게 만든 추가 '킥'을 제공했을 수도 있다."[15]클라이브 오펜하이머는 이번 분화가 마지막 빙하를 촉발시켰다는 가설을 부인하지만,[16] 제19회 단스고드-오에스흐거 사건 이전에 그것이 천년의 시원한 기후를 책임졌을지도 모른다는 데 동의한다.[17]

또한 핵 겨울 논문을 발표한 앨런 로박에 따르면, 토바 분화는 마지막 빙하 시기를 앞당기지 않았다.그러나, 54억 톤의 이산화황의 배출을 가정했을 때, 그의 컴퓨터 시뮬레이션은 폭발 후 3년 동안 약 15 °C(27 °F)의 최대 지구 냉각이 발생했으며, 이 냉각은 수십 년 동안 지속되어 수명을 파괴할 것이라고 결론지었다.[18]포화 단열 착오율은 동결 이상의 온도에서 4.9°C/1,000m(1.5°C/1,000ft; 2.7°F/1,000ft)이기 때문에 이 때 나무 선과 눈 선은 약 3,000m(9,800ft) 낮았다.[19][where?]기후는 수십 년 동안 회복되었고, 로박은 그린란드 빙하 기록에서 볼 수 있는 1,000년의 한기가 토바 분화에서 비롯되었다는 증거를 발견하지 못했다.반면 오펜하이머는 표면 온도 3~5°C(5.4~9.0°F)의 하락 추정치가 너무 높을 것으로 보고 온도가 1°C(1.8°F)만 하락했음을 시사한다.[20]로보크는 오펜하이머의 분석이 단순화된 T-강제 관계에 바탕을 두고 있다고 주장하며 이를 비판해 왔다.[18]

이러한 서로 다른 추정에도 불구하고 과학자들은 토바 칼데라 단지에서 초볼라성 폭발로 인해 매우 광범위한 화산재 층이 발생하고 전 세계적으로 날씨와 기후에 미치는 영향과 함께 대기 중으로 유해가스가 주입되었을 것이라는 데 동의한다.[21]또 그린란드 빙하핵 데이터는 이 무렵 급격한 기후변화를 보여주고 있지만 이번 분화로 그린란드에서 볼 수 있는 1000년의 한기가 직접 발생하거나 마지막 빙하를 유발했다는 데 공감대가 형성되지 않고 있다.[22][23]

겨울 가설에 대한 물리적 데이터

2013년 크리스틴 레인이 이끄는 고고학자들은 말라위 호수 퇴적물에서 유리로 된 화산재의 미세층을 발견했다고 보고했으며, 이 화산재를 토바 칼데라 단지에서 7만 5천년 전의 폭발과 확실히 연관시켰으나 화산재 층에 가까운 화석 형태의 변화는 발견되지 않았으며, 이는 심각한 화산 폭발에 따른 것으로 예상된다.그들은 이 분화가 동아프리카의 기후를 크게 변화시키지 않는다고 결론지었고,[24][25] 리차드 로버츠로부터 비난을 받았다.[26]레인은 "십진법 이하의 분해능에 해당하는 2밀리미터(0.079인치) 간격으로 섬광 슬라이드를 검사했고, 200마이크로미터(0.0079인치) 간격으로 실행되는 X선 형광 스캔은 연간 분해능에 해당한다"고 설명했다.침전물 구성이나 Fe/Ti 비율의 뚜렷한 변화는 관찰되지 않았으며, 이는 토바 초파괴 이후 열적으로 구동되는 물기둥의 전복은 발생하지 않았음을 시사했다."[27]2015년 동아프리카의 기후에 관한 새로운 연구는 레인이 "토바산과 관련된 상당한 냉각이 없다"[28]는 결론을 뒷받침했다.

채드 요스트와 최연소 토바 폭발 당시 말라위 호수 코어의 동료들의 2018년 연구는 화산 겨울의 흔적을 전혀 보여주지 않았으며, 아프리카 인간들에게 아무런 영향도 주지 않았다고 주장한다.[29]John Hawks의 관점에서, 이 연구는 폭발이 기후적 영향이나 인간 수에 어떠한 영향을 끼치지 않았다는 다양한 연구에서 나온 증거를 확인시켜준다.[30]

유전병목 이론

인간의 유전적 병목현상

최연소 토바 분출은 약 7만년 전 인류 진화의 유전적 병목 현상과 연관되어 있으며,[31][32] 이로 인해 지구 기후에 대한 폭발의 영향으로 인해 전체 인구의 규모가 심각하게 줄어들었을지도 모른다.[33]유전적 병목현상 이론에 따르면, 5만년에서 10만년 전 사이에, 인류는 3,000–1만 명의 생존 개인으로 급격히 감소했다.[34][35]그것은 오늘날의 인간들이 약 7만년 전에 존재했던 1,000에서 1만 쌍 사이의 매우 작은 개체군에서 왔다는 것을 암시하는 몇몇 유전적 증거에 의해 뒷받침된다.[36][37]

유전적 병목현상 이론(로봇 포함)의 지지자들은 최연소 토바 분화가 열대우림 벨트와 몬순 지역의 극심한 가뭄과 함께 식물이 파괴되는 등 세계적인 생태적 재앙을 초래했다고 주장한다.화산 폭발로 촉발된 10년간의 화산 겨울은 인간의 식량원을 크게 파괴하고 인구 규모를 심각하게 감소시킬 수 있었다.[18]이러한 환경 변화로 인해 호민관을 포함한 많은 종에서 개체군 병목 현상이 발생할 수 있으며,[38] 이는 다시 소수인종과의 분화를 가속화할 수 있다.따라서 현대인간의 유전적 차이는 수십만 년에 걸쳐 점진적인 분화보다는 지난 7만 년 동안의 변화를 반영할 수도 있다.[39]

다른 연구들은 토바 칼데라 콤플렉스와 유전적 병목 현상 사이의 연관성에 의문을 제기하고 있다.예를 들어, 인도 남부의 고대 석기들은 최연소 토바 분화에서 나온 두꺼운 재 층 위와 아래에서 발견되었고, 이 층들에 걸쳐 매우 유사했는데, 이는 분화로 인한 먼지 구름이 이 지역 인구를 없애지 못했음을 시사한다.[40][41][42]남쪽과 북쪽 인도에서 추가적인 고고학적 증거는, 이 연구의 저자," 많은 형태의 삶, 중요한 동물의 멸종과 유전적 병목 현상을 제안했다 다른 연구에는 supereruption에서 살아남았다"을 체결하는 증거의 화산 폭발의 현지 인구에 효과를 위한 부족을 시사한다.[43]그러나, 꽃가루 분석에서 나온 증거는 남아시아의 삼림 벌채 장기화를 시사했고, 일부 연구원들은 토바 분화로 인해 인간이 네안데르탈인과 "기타 고대 인류"를 대체할 수 있는 새로운 적응 전략을 채택하게 되었을 수도 있다고 제안했다.[44][45]

추가적인 주의사항에는 폭발의 지구적 및 지역적 기후 영향을 추정하는 데 어려움이 있고 병목현상에 앞서 폭발에 대한 결정적인 증거가 없다는 것이 포함된다.[46]게다가, 전체 인간 게놈에 걸친 알루 염기서열의 유전자 분석은 120만년 전의 유효인구의 크기가 26,000명보다 적었다는 것을 보여주었다; 인간 조상의 낮은 인구 크기에 대한 가능한 설명으로는 반복된 인구 병목 현상이나 경쟁 호모 하위 스펙의 주기적인 대체 사건이 포함될 수 있다.s.[47]

다른 포유류의 유전적 병목 현상

어떤 증거는 최연소 토바 분화 이후 다른 동물들의 유전적 병목 현상을 지적한다.동아프리카 침팬지,[48] 보르네안 오랑우탄,[49] 인도 중부 마카크,[50] 치타, 호랑이의 개체수는 모두 약 7만~5만5천년 전에 매우 적은 개체군에서 회복되었다.[51]

동부 저지 고릴라와 서부 저지 고릴라의 핵 유전자 풀의 분리는 약 77,700년 전에 발생한 것으로 추정된다.[52]

Toba 후 마이그레이션

폭발 당시 해부학적으로 현대인구의 정확한 지리적 분포는 알려지지 않았으며, 살아남은 인구는 아프리카에 살다가 이후 세계의 다른 지역으로 이주했을 수도 있다.미토콘드리아 DNA에 대한 분석은 아프리카로부터의 주요 이주가 6만~7만년 전에 일어났다고 추정했는데,[53] 이는 최연소 토바 분화의 약 75,000년 전 연대와 일치한다.[citation needed]

참고 항목

인용문 및 주석

  1. ^ "Toba super-volcano catastrophe idea 'dismissed'". BBC News. 30 April 2013. Retrieved 2017-01-08.
  2. ^
  3. ^ "The Geological Society : Super-eruptions" (PDF). Geo.mtu.edu. Retrieved 2015-03-28.
  4. ^
  5. ^
  6. ^ 오펜하이머 2002 페이지 1593.
  7. ^ 존스 2007, 페이지 174, 로즈 & 체스너 1987, 페이지 913.
  8. ^ 페트라글리아 & 기타 2007년, 페이지 114, 지엘린스키 등 1996년, 페이지 837.
  9. ^ 존스 2007년 페이지 173
  10. ^ 존스 2007, 페이지 174; 오펜하이머 2002. 페이지 1593–1596.
  11. ^ Antonio Costa; Victoria C. Smith; Giovanni Macedonio; Naomi E. Matthews (2014). "The magnitude and impact of the Youngest Toba Tuff super-eruption". Frontiers in Earth Science. 2: 16. Bibcode:2014FrEaS...2...16C. doi:10.3389/feart.2014.00016.
  12. ^ Shinji Takarada; Hideo Hoshizumi (2020). "Distribution and Eruptive Volume of Aso-4 Pyroclastic Density Current and Tephra Fall Deposits, Japan: A M8 Super-Eruption". Frontiers in Earth Science. 8: 170. Bibcode:2020FrEaS...8..170T. doi:10.3389/feart.2020.00170.
  13. ^ 램피노 & 셀프 1993a, passim.
  14. ^ 지엘린스키 & 다른 1996년 페이지 837–840.
  15. ^ Rampino & Self 1992, 페이지 52, Rampino & Self 1993a, 페이지 277.
  16. ^ 로박과 다른 2009년은 그것에 동의하는 것 같다.
  17. ^ 오펜하이머 2002 페이지 1606.
  18. ^ a b c Robock & 다른 2009년.
  19. ^ IUPAC, 화학용어 종합편찬, 제2편.("금책")(1997년).온라인 수정 버전: (2006–) "부정착률". doi:10.1351/골드북.A00144
  20. ^ 오펜하이머 2002, 페이지 1593, 1601.
  21. ^ 셀프 & 블레이크 2008, 페이지 41.
  22. ^ 지엘린스키 & 다른 1996년 837페이지.
  23. ^ Robock & 다른 2009년 (페이지?)
  24. ^ "Doubt over 'volcanic winter' after Toba super-eruption". Phys.org. 2013-05-02. Retrieved 2013-08-05.
  25. ^ Lane, C. S.; Chorn, B. T.; Johnson, T. C. (2013). "Ash from the Toba supereruption in Lake Malawi shows no volcanic winter in East Africa at 75 ka". Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (20): 8025–8029. Bibcode:2013PNAS..110.8025L. doi:10.1073/pnas.1301474110. PMC 3657767. PMID 23630269.
  26. ^ Roberts, R. G.; Storey, M.; Haslamc, M. (2013). "Toba supereruption: Age and impact on East African ecosystems". Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (33): E3047. Bibcode:2013PNAS..110E3047R. doi:10.1073/pnas.1308550110. PMC 3746893. PMID 23792580.
  27. ^ Lane, C. S. (2013). "Reply to Roberts et al.: A subdecadal record of paleoclimate around the Youngest Toba Tuff in Lake Malawi". Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (33): E3048. Bibcode:2013PNAS..110E3048L. doi:10.1073/pnas.1309815110. PMC 3746898. PMID 24137629.
  28. ^ Jackson, L. J.; Stone, J. R.; Cohen, A. S.; Yost, C. L. (2015). "High-resolution paleoecological records from Lake Malawi show no significant cooling associated with the Mount Toba supereruption at ca. 75 ka". Geology. 43 (9): 823–826. Bibcode:2015Geo....43..823J. doi:10.1130/G36917.1.
  29. ^ Yost, Chad; et al. (March 2018). "Subdecadal phytolith and charcoal records from Lake Malawi, East Africa imply minimal effects on human evolution from the ∼74 ka Toba supereruption". Journal of Human Evolution. Elsevier. 116: 75–94. doi:10.1016/j.jhevol.2017.11.005. PMID 29477183.
  30. ^ Hawks, John (9 February 2018). "The so-called Toba bottleneck didn't happen". john hawks weblog.
  31. ^ 기번스 1993, 페이지 27
  32. ^ 람피노 & 셀프 1993a
  33. ^ Ambrose 1998, passim; Gibbons 1993, 페이지 27; McGuire 2007, 페이지 127–128; Rampino & Ambrose 2000, 페이지 78–80; Rampino & Self 1993b, 페이지 1955.
  34. ^ Ambrose 1998; Rampino & Ambrose 2000, 페이지 71, 80.
  35. ^ "Science & Nature – Horizon – Supervolcanoes". BBC.co.uk. Retrieved 2015-03-28.
  36. ^ "When humans faced extinction". BBC. 2003-06-09. Retrieved 2007-01-05.
  37. ^ M.R 램피노와 S.자아, 자연 359, 50 (1992)
  38. ^ 램피노 & 앰브로즈 2000, 페이지 80.
  39. ^ Ambrose 1998, 페이지 623–651.
  40. ^ "Mount Toba Eruption – Ancient Humans Unscathed, Study Claims". Anthropology.net. 6 July 2007. Retrieved 2008-04-20.
  41. ^ Sanderson, Katherine (July 2007). "Super-eruption: no problem?". Nature: news070702–15. doi:10.1038/news070702-15. S2CID 177216526. Archived from the original on December 7, 2008.
  42. ^ John Hawks (5 July 2007). "At last, the death of the Toba bottleneck". john hawks weblog.
  43. ^ 참고 항목
  44. ^ "Supervolcano Eruption In Sumatra Deforested India 73,000 Years ago". ScienceDaily. 24 November 2009.
  45. ^ Williams & 다른 2009년.
  46. ^ 오펜하이머 2002, 페이지 1605, 1606.
  47. ^ 만약 이러한 결과가 정확하다면, 아프리카에 호모 사피엔스가 등장하기 전부터 호모 에렉투스 인구는 이 종이 전 세계로 퍼지고 있을 때 유달리 적었다.Huff & others 2010, p.6; Gibbons 2010을 참조하십시오.
  48. ^ 골드버그 1996
  49. ^ 스티퍼 2006
  50. ^ 헤르난데즈 & 기타 2007
  51. ^ 루오 & 기타 2004
  52. ^ 2007년 탈만 & 기타
  53. ^ "New 'Molecular Clock' Aids Dating Of Human Migration History". ScienceDaily. 22 June 2009. Retrieved 2009-06-30.

참조

추가 읽기

외부 링크