Les humains ont prospéré en Afrique du Sud pendant l’éruption du super volcan Toba

Imaginez une année en Afrique où l’été n’arrive jamais. Le ciel prend une teinte grise pendant la journée et brille de rouge la nuit. Les fleurs ne fleurissent pas. Les arbres meurent en hiver. Les grands mammifères comme les antilopes deviennent minces, affamés et fournissent peu de graisse aux prédateurs (carnivores et chasseurs humains) qui en dépendent. Puis, ce même cycle se répète, année après année. C’était le quotidien de la vie sur terre après l’éruption du super volcan Toba en Indonésie il y a environ 74 000 ans. Dans un papier publié cette semaine dans Nature, les scientifiques montrent que les premiers humains modernes sur la côte de l’Afrique du Sud ont prospéré grâce à cet événement.¹

L’éruption du super volcan Mont Toba

Une éruption 100 fois plus petite que celle du mont Toba, celle du mont Tambora, également en Indonésie, en 1815, aurait été responsable d’une année sans été en 1816. L’impact sur la population humaine fut terrible. L’échec des récoltes en Eurasie et Amérique du Nord avec de la famine et des migrations de masse. L’effet du mont Toba, un super-volcan qui éclipse même les éruptions massives du passé profond de Yellowstone, aurait eu un impact beaucoup plus grand sur les gens autour du globe.

L’ampleur de la chute de cendres atteste de la catastrophe écologique. D’énormes quantités d’aérosols injectés dans l’atmosphère auraient fortement diminué la lumière du soleil avec des estimations allant de 25 à 90 % de réduction de la lumière. Dans ces conditions, la mortalité des plantes est prévisible et il y a des preuves de sécheresses significatives, d’incendies de forêt et de changements dans les communautés végétales en Afrique de l’Est juste après l’éruption de Toba.

Si le mont Tambora a créé une telle dévastation pendant une année complète et Tambora était un juste hoquet par rapport à Toba, nous pouvons imaginer une catastrophe mondiale avec l’éruption de Toba qui est un événement qui dura plusieurs années et mènera la vie sur Terre au bord de l’extinction.

Une catastrophe avec un risque d’extinction pour de nombreuses espèces

En Indonésie, la source de la destruction aurait été évidente pour les témoins terrifiés juste avant leur mort. Mais si vous étiez une famille de chasseurs-cueilleurs en Afrique, il y a 74 000 ans, vous n’auriez aucune idée de la raison du changement soudain et dévastateur. La famine s’installe et les très jeunes et les vieux meurent. Vos groupes sociaux sont dévastés et votre société est sur le point de s’effondrer.

L’effet de l’éruption de Toba aurait certainement affecté certains écosystèmes plus que d’autres en créant éventuellement des zones, appelées refuges, dans lesquelles certains groupes humains ont mieux survécu que d’autres tout au long de l’événement. Que votre groupe ait ou non vécu dans un tel refuge dépendrait en grande partie du type de ressources disponibles. Les ressources côtières, comme les coquillages, sont très nutritives et moins sensibles à l’éruption que les plantes et les animaux des régions intérieures.

Cette image montre un morceau de verre qui a été éjecté par l’éruption du super volcan de Toba en Indonésie il y a 74 000 ans et qu’on a découvert à plus de 9 000 km sur un site archéologique de Vleesbaai en Afrique du Sud – Crédit : Racheal Johnsen

Quand la colonne de feu, de fumée et de débris a explosé au sommet du mont Toba, elle a craché de la roche, du gaz et de minuscules pièces microscopiques (cryptotephra) de verre qui, sous un microscope, ont une forme de crochet caractéristique. Pompés dans l’atmosphère, ces fragments invisibles se sont propagés à travers le monde. Panagiotis (Takis) Karkanas, directeur du Laboratoire Malcolm H. Wiener pour la science archéologique en Grèce a observé un éclat de cette explosion sous un microscope dans une tranche de sédiment archéologique enfermé dans la résine.

La chronologie de l’éruption avec un tesson de verre

C’était une particule sur des millions d’autres particules minérales que j’étudiais, mais elle était là, et elle ne pouvait pas être autre chose selon Karkanas. Le tesson provenait d’un site archéologique situé dans une roche appelée Pinnacle Point 5-6 sur la côte sud de l’Afrique du Sud près de la ville de Mossel Bay. Les sédiments dataient d’il y a environ 74 000 ans.

Takis et moi avions discuté de la possibilité de trouver les fragments de Toba dans les sédiments de notre site archéologique selon Curtis W. Marean, directeur de projet des fouilles de Pinnacle Point. Marean est directeur associé de l’Institut des origines humaines de l’Arizona State University et professeur honoraire au Centre for Coastal Palaeoscience de l’Université Nelson Mandela en Afrique du Sud.

L’équipe de recherche fait des excavations dans les grottes à Pinnacle Point en Afrique du sud depuis 20 ans. Les tessons de verre provenant du Mont Toba ont été découverts au site PP5-6 – Crédit : Erich Fisher

Marean a montré l’image du tesson à Eugene Smith, un volcanologue de l’Université du Nevada à Las Vegas, et Smith a confirmé qu’il s’agissait d’un tesson volcanique. L’étude de Pinnacle Point m’a ramené à l’étude des éclats de verre de mon mémoire de maîtrise 40 ans plus tôt selon Smith. Au début de l’étude, l’équipe a fait appel à Christine Lane, une scientifique spécialiste des cryptométries. Ils ont développé le laboratoire Cryptotephra pour la recherche archéologique et géologique, qui est maintenant impliqué dans des projets non seulement en Afrique, mais en Italie, au Nevada et en Utah.

Une occupation humaine continue pendant toute la durée de l’éruption du super volcan

Encapsulé dans ce fragment de verre volcanique, on trouve une signature chimique distincte qui est une empreinte digitale que les scientifiques peuvent utiliser pour suivre l’éruption de Toba. Dans leur papier dans Nature, l’équipe décrit la découverte de ces fragments dans 2 sites archéologiques de la côte sud-africaine en traçant ces fragments à Toba par des empreintes chimiques et documentant une occupation humaine continue à travers l’événement volcanique. De nombreuses études antérieures ont essayé de tester l’hypothèse que Toba a dévasté les populations humaines selon Marean. Mais ils ont échoué parce qu’ils ont été incapables de présenter des preuves définitives reliant une occupation humaine au moment exact de l’événement.

La plupart des études ont cherché à savoir si Toba avait provoqué ou non des changements environnementaux. Ce fut le cas, mais de telles études n’ont pas les données archéologiques nécessaires pour montrer comment Toba a affecté les humains. L’équipe de Pinnacle Point a été à l’avant-garde du développement et de l’application de techniques archéologiques très avancées. Ils mesurent tout sur site à la précision millimétrique avec une station totale qui est un appareil de mesure laser intégré aux ordinateurs de poche pour un enregistrement précis et sans erreur.

Naomi Cleghorn de l’Université du Texas à Arlington a enregistré les échantillons de Pinnacle Point lorsqu’ils ont été retirés. Cleghorn explique : Nous avons recueilli une longue colonne d’échantillons – en extrayant une petite quantité de sédiments du mur de notre excavation précédente et à chaque fois que nous avons prélevé un échantillon, nous avons pris sa position avec la station totale.

Très peu d’impacts sur la vie quotidienne

Les emplacements d’échantillons de la station totale et des milliers d’autres points représentant des artefacts en pierre, des os et d’autres vestiges culturels des anciens habitants ont été utilisés pour construire des modèles numériques du site. Ces modèles nous en disent beaucoup sur la façon dont les gens vivaient sur le site et comment leurs activités ont changé au fil du temps selon Erich Fisher, chercheur associé à l’Institut des origines humaines, qui a construit les modèles 3D photoréalistes détaillés à partir des données. Nous avons découvert que pendant et après l’éruption de Toba, les gens vivaient continuellement sur le site et il n’y avait aucune preuve que cela ait eu un impact sur leur vie quotidienne.

Les tessons de verre à Pinnacle Point en Afrique du Sud ont été transporté d’Indonésie sur plus de 9 000 km – Crédit : Erich Fisher

En plus de comprendre comment Toba a affecté les humains dans cette région, l’étude a d’autres implications importantes pour les techniques de datation archéologique. Les dates archéologiques à ces tranches d’âge sont imprécises, une erreur de 10 % (ou de 1000 ans) est typique. Mais la chute des cendres de Toba était un événement très rapide qui a été daté avec précision. La période de dépôt des tessons était probablement d’environ 2 semaines qui est quasi instantané en termes géologiques.

Nous avons trouvé les éclats sur 2 sites explique Marean. Le cratère Pinnacle Point (où les gens vivaient, mangeaient, travaillaient et dormaient) et un site en plein air à environ 10 kilomètres appelé Vleesbaai où un groupe de personnes, peut-être des membres du même groupe que ceux de Pinnacle Point, assis dans un petit cercle et ont fabriqué des outils en pierre. Le fait de trouver les éclats sur les 2 sites nous permet de relier ces deux événements à peu près au même moment.

Une datation très précise

De plus, l’emplacement de fragment permet aux scientifiques de fournir un test indépendant de l’âge du site estimé par d’autres techniques. Les gens vivaient au site Pinnacle Point 5-6 il y a 90 000 à 50 000 ans. Zenobia Jacobs de l’Université de Wollongong en Australie a utilisé la luminescence stimulée optiquement (OSL) pour obtenir 90 échantillons et développer un modèle de l’âge de toutes les couches. Les dates d’OSL indiquent la dernière fois où des grains de sable individuels ont été exposés à la lumière.

Il y a eu un débat sur l’exactitude de la datation OSL, mais le modèle d’âge de Jacobs datait des couches où nous avons trouvé les fragments de Toba il y a environ 74 000 ans selon Marean. Cela soutient très fortement l’approche de pointe de Jacobs en matière de datation OSL qu’elle a appliquée à des sites à travers l’Afrique australe et le monde. La datation par OSL est la méthode de travail la plus efficace pour la construction de chronologies sur une grande partie de notre propre histoire et il est important de vérifier si l’horloge fonctionne correctement.

Dans les années 1990, les scientifiques ont commencé à argumenter que cette éruption du mont Toba, la plus puissante des 2 derniers millions d’années, a provoqué un hiver volcanique de longue durée qui a peut-être dévasté les écosystèmes du monde et provoqué une quasi-extinction dans notre propre lignée qu’on connait comme un goulot d’étranglement.

Cette étude montre que le long de la côte riche en nourriture de l’Afrique australe, les gens ont prospéré à travers cette méga-éruption, peut-être en raison du régime alimentaire unique riche sur ce littoral. Désormais, d’autres équipes de recherche peuvent utiliser les méthodes nouvelles et avancées développées dans cette étude et les appliquer à leurs sites ailleurs en Afrique afin que les chercheurs puissent voir si c’est la seule population qui a traversé ces temps dévastateurs.

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