Une baisse catastrophique des niveaux d'ozone atmosphérique autour des tropiques est susceptible d'avoir contribué à un goulot d'étranglement dans la population humaine autour de 60 à 100, il y a 000 ans, a suggéré une équipe de recherche internationale. La perte d'ozone, déclenchée par l'éruption du supervolcan Toba situé dans l'actuelle Indonésie, pourrait résoudre un casse-tête évolutif dont les scientifiques débattent depuis des décennies.

"Toba a longtemps été présenté comme une cause du goulot d'étranglement, mais les premières enquêtes sur les variables climatiques de la température et des précipitations n'ont fourni aucune preuve concrète d'un effet dévastateur sur l'humanité, " dit Sergey Osipov à l'Institut Max Planck de chimie, qui a travaillé sur le projet avec Georgiy Stenchikov de KAUST et des collègues de l'Université King Saud, NASA et Institut Max Planck de chimie.

"Nous soulignons que, sous les tropiques, le rayonnement ultraviolet (UV) proche de la surface est le facteur évolutif déterminant. Le climat devient plus pertinent dans les régions les plus volatiles loin des tropiques, " dit Stenchikov.

Les grandes éruptions volcaniques émettent des gaz et des cendres qui créent une couche d'aérosol atténuant la lumière du soleil dans la stratosphère, provoquant un refroidissement à la surface de la Terre. Cet « hiver volcanique » a de multiples effets d'entraînement, comme des océans plus froids, les événements El Niño prolongés, les mauvaises récoltes et les maladies.

"La couche d'ozone empêche des niveaux élevés de rayonnement UV nocif d'atteindre la surface, " dit Osipov. " Pour générer de l'ozone à partir de l'oxygène de l'atmosphère, les photons sont nécessaires pour rompre la liaison O2. Lorsqu'un volcan libère de grandes quantités de dioxyde de soufre (SO 2 ), le panache volcanique qui en résulte absorbe le rayonnement UV mais bloque la lumière du soleil. Cela limite la formation d'ozone, créant un trou dans la couche d'ozone et augmentant les risques de stress UV."

L'équipe a examiné les niveaux de rayonnement UV après l'éruption de Toba à l'aide du modèle climatique ModelE développé par la NASA GISS (Goddard Institute for Space Studies). Ils ont simulé les séquelles possibles de différentes tailles d'éruptions. L'exécution d'un tel modèle est gourmande en calculs, et Osipov est reconnaissant pour l'utilisation du superordinateur de KAUST, Shaheen II, et expertises associées.

Leur modèle suggère que le Toba SO 2 les nuages ​​ont appauvri les niveaux d'ozone mondiaux jusqu'à 50 pour cent. Par ailleurs, ils ont constaté que les effets sur l'ozone sont importants, même dans des scénarios d'éruption relativement petits. Les risques pour la santé résultant d'un rayonnement UV plus élevé à la surface auraient considérablement affecté les taux de survie humaine.

« Les effets du stress UV pourraient être similaires aux conséquences d'une guerre nucléaire, " dit Osipov. " Par exemple, les rendements des cultures et la productivité marine chuteraient en raison des effets de la stérilisation UV. Sortir sans protection UV provoquerait des lésions oculaires et des coups de soleil en moins de 15 minutes. Heures supplémentaires, les cancers de la peau et les dommages généraux à l'ADN auraient entraîné un déclin de la population. »