È probabile che un catastrofico calo dei livelli di ozono atmosferico intorno ai tropici abbia contribuito a creare un collo di bottiglia nella popolazione umana di circa 60-100 persone, 000 anni fa, ha suggerito un gruppo di ricerca internazionale. La perdita di ozono, innescato dall'eruzione del supervulcano Toba situato nell'attuale Indonesia, potrebbe risolvere un enigma evolutivo di cui gli scienziati dibattono da decenni.

"Toba è stato a lungo ipotizzato come causa del collo di bottiglia, ma le prime indagini sulle variabili climatiche della temperatura e delle precipitazioni non hanno fornito prove concrete di un effetto devastante sull'umanità, " dice Sergey Osipov al Max Planck Institute for Chemistry, che ha lavorato al progetto con Georgiy Stenchikov di KAUST e colleghi della King Saud University, NASA e il Max Planck Institute for Chemistry.

"Segnaliamo che, ai tropici, la radiazione ultravioletta (UV) vicina alla superficie è il fattore evolutivo trainante. Il clima diventa più rilevante nelle regioni più volatili lontane dai tropici, "dice Stencikov.

Le grandi eruzioni vulcaniche emettono gas e cenere che creano uno strato di aerosol che attenua la luce solare nella stratosfera, provocando il raffreddamento sulla superficie terrestre. Questo "inverno vulcanico" ha molteplici effetti a catena, come oceani più freddi, prolungati eventi di El Niño, i fallimenti del raccolto e le malattie.

"Lo strato di ozono impedisce che alti livelli di radiazioni UV dannose raggiungano la superficie, " dice Osipov. "Per generare ozono dall'ossigeno nell'atmosfera, i fotoni sono necessari per rompere il legame O2. Quando un vulcano rilascia grandi quantità di anidride solforosa (SO ₂ ), il pennacchio vulcanico risultante assorbe la radiazione UV ma blocca la luce solare. Questo limita la formazione di ozono, creando un buco nell'ozono e aumentando le possibilità di stress UV."

Il team ha esaminato i livelli di radiazione UV dopo l'eruzione di Toba utilizzando il modello climatico ModelE sviluppato dalla NASA GISS (Goddard Institute for Space Studies). Hanno simulato i possibili postumi di eruzioni di diverse dimensioni. L'esecuzione di un tale modello richiede un'elevata intensità di calcolo, e Osipov è grato per l'uso del supercomputer di KAUST, Shaheen II, e relative competenze.

Il loro modello suggerisce che il Toba SO ₂ le nuvole hanno impoverito i livelli globali di ozono fino al 50 percento. Per di più, hanno scoperto che gli effetti sull'ozono sono significativi, anche in scenari di eruzione relativamente piccoli. I rischi per la salute risultanti da radiazioni UV più elevate in superficie avrebbero influito in modo significativo sui tassi di sopravvivenza umana.

"Gli effetti dello stress UV potrebbero essere simili alle conseguenze di una guerra nucleare, " dice Osipov. "Ad esempio, i raccolti e la produttività marina diminuirebbero a causa degli effetti della sterilizzazione UV. Uscire senza protezione dai raggi UV causerebbe danni agli occhi e scottature solari in meno di 15 minuti. Col tempo, tumori della pelle e danni generali al DNA avrebbero portato al declino della popolazione".