Imagine um ano na África em que o verão nunca chegue. O céu assume uma tonalidade cinza durante o dia e brilha em vermelho à noite. As flores não florescem. As árvores morrem no inverno. Grandes mamíferos, como os antílopes, tornam-se magros, morrem de fome e fornecem pouca gordura aos predadores (carnívoros e caçadores humanos) que dependem deles. Então, este mesmo ciclo desanimador se repete, Ano após ano. Esta é uma imagem da vida na Terra após a erupção do supervulcão, Monte Toba na Indonésia, cerca de 74, 000 anos atrás. Em um artigo publicado esta semana em Natureza , cientistas mostram que os primeiros humanos modernos na costa da África do Sul prosperaram com esse evento.

Uma erupção cem vezes menor que o Monte Toba - a do Monte Tambora, também na Indonésia, em 1815 - acredita-se que foi responsável por um ano sem verão em 1816. O impacto sobre a população humana foi terrível - quebras de safra na Eurásia e na América do Norte, fome e migrações em massa. O efeito do Monte Toba, um supervulcão que supera até mesmo as enormes erupções de Yellowstone no passado mais profundo, teria um muito maior, e mais sentido, impacto nas pessoas em todo o mundo.

A escala da queda de cinzas por si só atesta a magnitude do desastre ambiental. Grandes quantidades de aerossóis injetados alto na atmosfera teriam diminuído severamente a luz solar - com estimativas variando de 25 a 90 por cento de redução na luz. Sob estas condições, a morte da planta é previsível, e há evidências de secagem significativa, incêndios florestais e mudanças na comunidade de plantas na África Oriental logo após a erupção do Toba.

Se o Monte Tambora criou tamanha devastação ao longo de um ano inteiro - e Tambora foi um soluço em comparação com o Toba - podemos imaginar uma catástrofe mundial com a erupção do Toba, um evento que durou vários anos e que levou a vida à beira da extinção.

Na Indonésia, a fonte da destruição teria sido evidente para testemunhas aterrorizadas - pouco antes de morrerem. Contudo, como uma família de caçadores-coletores na África 74, 000 anos atrás, você não teria ideia do motivo da mudança repentina e devastadora no clima. A fome se instala e os muito jovens e velhos morrem. Seus grupos sociais estão devastados, e sua sociedade está à beira do colapso.

O efeito da erupção do Toba certamente teria impactado alguns ecossistemas mais do que outros, possivelmente criando áreas - chamadas de refúgios - nas quais alguns grupos humanos se saíram melhor do que outros durante o evento. Se o seu grupo vivia ou não em tal refúgio dependeria em grande parte do tipo de recursos disponíveis. Recursos costeiros, como marisco, são altamente nutritivos e menos suscetíveis à erupção do que as plantas e animais do interior.

Quando a coluna de fogo, fumaça e detritos explodiram do topo do Monte Toba, ele cuspiu pedra, gás e pequenos pedaços microscópicos (criptotefra) de vidro que, sob um microscópio, têm um formato de gancho característico produzido quando o vidro se quebra através de uma bolha. Bombeado na atmosfera, esses fragmentos invisíveis se espalharam pelo mundo.

Panagiotis (Takis) Karkanas, diretor do Laboratório Malcolm H. Wiener de Ciências Arqueológicas, Escola Americana de Estudos Clássicos, Grécia, viu um único fragmento dessa explosão sob um microscópio em uma fatia de sedimento arqueológico envolto em resina.

"Era um fragmento de milhões de outras partículas minerais que eu estava investigando. Mas estava lá, e não poderia ser outra coisa, "diz Karkanas.

O fragmento veio de um sítio arqueológico em um abrigo chamado Pinnacle Point 5-6, na costa sul da África do Sul, perto da cidade de Mossel Bay. Os sedimentos datam de cerca de 74, 000 anos atrás.

"Takis e eu discutimos o potencial de encontrar cacos de Toba nos sedimentos de nosso sítio arqueológico, e com seu olho de águia, ele encontrou um, "explica Curtis W. Marean, diretor de projeto das escavações de Pinnacle Point. Marean é diretora associada do Institute of Human Origins da Arizona State University e professora honorária do Center for Coastal Palaeoscience da Nelson Mandela University, África do Sul.

Marean mostrou a imagem do fragmento para Eugene Smith, um vulcanologista da Universidade de Nevada em Las Vegas, e Smith confirmou que era um fragmento vulcânico.

"O estudo do Pinnacle Point me trouxe de volta ao estudo dos cacos de vidro de minha tese de mestrado 40 anos antes, "diz Smith.

No início do estudo, a equipe trouxe a cientista especialista em criptotefra Christine Lane, que treinou a estudante de graduação Amber Ciravolo nas técnicas necessárias. Mais tarde, Racheal Johnsen ingressou na Ciravalo como gerente de laboratório e desenvolveu novas técnicas.

Do princípio, com o apoio da National Science Foundation, eles desenvolveram o Laboratório de Cryptotephra para Pesquisa Arqueológica e Geológica, que agora está envolvida em projetos não só na África, mas na Itália, Nevada e Utah.

Encapsulado naquele caco de vidro vulcânico está uma assinatura química distinta, uma impressão digital que os cientistas podem usar para rastrear a erupção assassina. Em seu papel em Natureza , a equipe descreve a descoberta desses fragmentos em dois sítios arqueológicos na costa da África do Sul, rastrear esses fragmentos até Toba por meio de impressões digitais químicas e documentar uma ocupação humana contínua em todo o evento vulcânico.

"Muitos estudos anteriores tentaram testar a hipótese de que Toba devastou populações humanas, "Marean observa." Mas eles falharam porque não foram capazes de apresentar evidências definitivas ligando uma ocupação humana ao momento exato do evento. "

A maioria dos estudos analisou se Toba causou ou não mudanças ambientais. Sim, mas esses estudos carecem dos dados arqueológicos necessários para mostrar como o Toba afetou os humanos.

A equipe Pinnacle Point tem estado na vanguarda do desenvolvimento e aplicação de técnicas arqueológicas altamente avançadas. Eles medem tudo no local com precisão milimétrica com uma "estação total, "um dispositivo de medição a laser integrado a computadores portáteis para gravação precisa e sem erros.

Naomi Cleghorn com a Universidade do Texas em Arlington, registrou as amostras do Pinnacle Point à medida que eram removidas.

Cleghorn explica, "Coletamos uma longa coluna de amostras - retirando uma pequena quantidade de sedimento da parede de nossa escavação anterior. Cada vez que coletávamos uma amostra, filmamos sua posição com a estação total. "

Os locais de amostra da estação total e milhares de outros pontos que representam artefatos de pedra, osso, e outros vestígios culturais dos antigos habitantes foram usados ​​para construir modelos digitais do local.

"Esses modelos nos dizem muito sobre como as pessoas viviam no local e como suas atividades mudaram ao longo do tempo, "diga Erich Fisher, cientista pesquisador associado do Institute of Human Origins, que construiu os modelos 3D fotorrealistas detalhados a partir dos dados. "O que descobrimos foi que durante e após a época da erupção do Toba, as pessoas viviam no local continuamente, e não houve evidência de que impactou suas vidas diárias. "

Além de entender como o Toba afetou os humanos nesta região, o estudo tem outras implicações importantes para as técnicas de datação arqueológica. As datas arqueológicas nessas faixas etárias são imprecisas - um erro de 10 por cento (ou 1000 anos) é típico. Queda de cinzas de Toba, Contudo, foi um evento muito rápido que foi datado com precisão. O tempo de deposição de fragmentos foi provavelmente de cerca de duas semanas de duração - instantâneo em termos geológicos.

"Encontramos os fragmentos em dois locais, "explica Marean." The Pinnacle Point rockshelter (onde as pessoas viviam, comi, trabalhou e dormiu) e um local ao ar livre a cerca de 10 quilômetros de distância, chamado Vleesbaai. Este último site é onde um grupo de pessoas, possivelmente membros do mesmo grupo daqueles em Pinnacle Point, sentou-se em um pequeno círculo e fez ferramentas de pedra. Encontrar os fragmentos em ambos os sites nos permite vincular esses dois registros quase ao mesmo tempo. "

Não apenas isso, mas a localização do fragmento permite que os cientistas forneçam um teste independente da idade do local estimada por outras técnicas. As pessoas viviam no local Pinnacle Point 5-6 desde os anos 90, 000 a 50, 000 anos atrás. Zenobia Jacobs com a Universidade de Wollongong, Austrália, usou luminescência opticamente estimulada (OSL) para datar 90 amostras e desenvolver um modelo da idade de todas as camadas. OSL data a última vez em que grãos de areia individuais foram expostos à luz.

"Tem havido algum debate sobre a precisão da datação OSL, mas o modelo de idade de Jacobs datou as camadas onde encontramos os fragmentos de Toba em cerca de 74, 000 anos atrás - direto no dinheiro, "diz Marean. Isso dá um apoio muito forte à abordagem de ponta de Jacobs para namoro OSL, que ela aplicou a sites em todo o sul da África e no mundo.

"A datação OSL é o método mais pesado para a construção de cronogramas para grande parte de nossa própria história. Testar se o relógio está batendo na taxa correta é importante. Portanto, obter esse grau de confirmação é agradável, "diz Jacobs.

Na década de 1990, cientistas começaram a argumentar que esta erupção do Monte Toba, o mais poderoso nos últimos dois milhões de anos, causou um inverno vulcânico de longa duração que pode ter devastado os ecossistemas do mundo e causado quedas generalizadas de população, talvez até mesmo um evento de quase extinção em nossa própria linhagem, um assim chamado gargalo.

Este estudo mostra que ao longo da costa rica em alimentos do sul da África, as pessoas prosperaram com esta mega-erupção, talvez por causa do regime alimentar excepcionalmente rico nesta costa. Agora, outras equipes de pesquisa podem pegar os métodos novos e avançados desenvolvidos neste estudo e aplicá-los em seus locais em outras partes da África, para que os pesquisadores possam ver se esta foi a única população que sobreviveu nestes tempos devastadores.