É provável que uma queda catastrófica nos níveis de ozônio atmosférico em torno dos trópicos tenha contribuído para um gargalo na população humana em torno de 60 a 100, 000 anos atrás, uma equipe de pesquisa internacional sugeriu. A perda de ozônio, desencadeada pela erupção do supervulcão Toba localizado na atual Indonésia, pode resolver um quebra-cabeça evolucionário que os cientistas vêm debatendo há décadas.

"Toba tem sido apontado como a causa do gargalo, mas as investigações iniciais sobre as variáveis ​​climáticas de temperatura e precipitação não forneceram evidências concretas de um efeito devastador sobre a humanidade, "diz Sergey Osipov, do Instituto Max Planck de Química, que trabalhou no projeto com Georgiy Stenchikov da KAUST e colegas da King Saud University, NASA e o Instituto Max Planck de Química.

"Nós ressaltamos que, nos trópicos, a radiação ultravioleta (UV) próxima à superfície é o fator evolutivo que impulsiona. O clima se torna mais relevante nas regiões mais voláteis, longe dos trópicos, "diz Stenchikov.

Grandes erupções vulcânicas emitem gases e cinzas que criam uma camada de aerossol atenuante da luz solar na estratosfera, causando resfriamento na superfície da Terra. Este "inverno vulcânico" tem vários efeitos colaterais, como oceanos mais frios, eventos prolongados de El Niño, quebras de safra e doenças.

"A camada de ozônio evita que altos níveis de radiação ultravioleta prejudicial cheguem à superfície, "diz Osipov." Para gerar ozônio a partir do oxigênio na atmosfera, os fótons são necessários para quebrar a ligação O2. Quando um vulcão libera grandes quantidades de dióxido de enxofre (SO ₂ ), a pluma vulcânica resultante absorve a radiação ultravioleta, mas bloqueia a luz solar. Isso limita a formação de ozônio, criando um buraco na camada de ozônio e aumentando as chances de estresse UV. "

A equipe examinou os níveis de radiação ultravioleta após a erupção de Toba usando o modelo climático ModelE desenvolvido pela NASA GISS (Goddard Institute for Space Studies). Eles simularam os possíveis efeitos colaterais de diferentes tamanhos de erupções. A execução de tal modelo é computacionalmente intensiva, e Osipov é grato pelo uso do supercomputador KAUST, Shaheen II, e experiência associada.

Seu modelo sugere que o Toba SO ₂ a nuvem empobreceu os níveis globais de ozônio em até 50%. Além disso, eles descobriram que os efeitos sobre o ozônio são significativos, mesmo em cenários de erupção relativamente pequena. Os riscos à saúde resultantes da alta radiação ultravioleta na superfície teriam afetado significativamente as taxas de sobrevivência humana.

"Os efeitos do estresse UV podem ser semelhantes às consequências de uma guerra nuclear, "diz Osipov." Por exemplo, os rendimentos das colheitas e a produtividade marinha cairiam devido aos efeitos da esterilização por UV. Sair ao ar livre sem proteção UV pode causar danos aos olhos e queimaduras de sol em menos de 15 minutos. Hora extra, câncer de pele e danos gerais ao DNA teriam levado ao declínio da população ”.