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O Monte Toba foi a maior erupção vulcânica dos últimos 2,6 milhões de anos, e alguns sugeriram que quase exterminou a humanidade. Há cerca de 74 mil anos, uma caldeira no que hoje é Sumatra esvaziou milhares de quilómetros cúbicos de magma em cerca de duas semanas, cerca de mil vezes mais do que o Monte Pinatubo expelido em 1991. “As pessoas pensavam que poderia ter causado um arrefecimento massivo do planeta e, portanto, ameaçado a sobrevivência dos nossos antepassados”, diz Jinheum Park, geocientista da Universidade Johannes Gutenberg em Mainz, Alemanha.
Em vez disso, descobriram que os efeitos da erupção do Monte Toba duraram menos de dois anos e atingiram talvez meio grau de arrefecimento. As erupções vulcânicas injetam dióxido de enxofre na estratosfera, onde se transforma numa névoa de pequenas gotículas que refletem a luz solar de volta ao espaço. Erupções maiores expelem mais dióxido de enxofre e, em princípio, causam mais resfriamento. Mas esta tendência deixa de funcionar quando a erupção excede uma certa magnitude. “Os aerossóis de sulfato maiores assentam rapidamente porque são mais pesados”, explica Park.
Esta rápida sedimentação os torna menos eficazes na dispersão da radiação solar recebida. As estimativas da produção de enxofre de Toba variaram tanto que os modelos de computador fizeram com que a erupção aparecesse como algo entre um evento de quase extinção e um leve incômodo para nossos primeiros ancestrais, dependendo do número que digitamos. Para resolver esse argumento, os cientistas tentaram olhar para evidências geológicas: as cinzas de Toba preservadas no fundo do mar ou em núcleos de lagos. Mas isso também se mostrou complicado. Núcleos de lama subaquáticos geralmente não funcionam muito bem quando se trata de datar e restringir eventos violentos e abruptos, como erupções vulcânicas.
Quando os sedimentos se depositam no fundo do lago ou do oceano, os materiais de anos diferentes ficam um pouco misturados. Mesmo que cortássemos um núcleo de lama retirado do fundo do mar em fatias muito finas e tentássemos resolver as alterações climáticas em intervalos mais pequenos, as nossas fatias reflectiriam a influência mista de sinais climáticos que duram anos. Com a maioria desses registros, podemos acompanhar como os climas passados evoluíram década após década. Um inverno vulcânico, mesmo severo, duraria de um a três anos. “É realmente difícil encontrar qualquer arquivo sedimentar que registre o clima regional em tão alta resolução”, diz Park.
Procurar vestígios de uma catástrofe de Toba em núcleos de sedimentos padrão era como cronometrar uma corrida com um calendário. Mas então os cientistas encontraram um lago com registros de sedimentos que funcionavam mais como um cronômetro. O Lago Chala é um pequeno lago de crateras com paredes íngremes no flanco do Monte Kilimanjaro, alimentado pelas águas subterrâneas das encostas florestadas da montanha. Suas águas profundas nunca se transformam totalmente, deixando o fundo carente de oxigênio e livre de correntes.
Isso o torna um registrador climático de alta resolução quase perfeito, no qual os sedimentos são depositados como varves: dísticos anuais com uma camada de cor clara rica em esqueletos de sílica de algas chamadas diatomáceas e uma camada de cor escura com solos e argilas de granulação fina. “Funciona exatamente como os anéis das árvores”, diz Park. Os dísticos existem porque de outubro a abril, a água permanece em camadas e parada à medida que os materiais escuros se acumulam. Depois, nos meses frios, secos e ventosos, de junho a setembro, ele se mistura. “O lago tem 90 metros de profundidade, mas em condições frias e secas a água pode se misturar até cerca de 50 metros”, explica Park.
“Nesse caso, os nutrientes próximos ao fundo do lago sobem à superfície e então as diatomáceas podem aproveitá-los.” As diatomáceas, alimentadas por esse material ressurgente, florescem, morrem e afundam-se como uma camada pálida de sílica – uma camada que é mais espessa em anos frios e secos, quando a estação de mistura é longa. As cinzas de Toba em Chala foram identificadas em trabalhos anteriores. É invisível a olho nu, suas partículas são muito esparsas e pequenas para formar uma camada visível. Os cientistas os encontraram dissolvendo a lama e contando fragmentos microscópicos de vidro, restos do magma derretido que a erupção atomizou em poeira ultrafina e de resfriamento rápido. Em Chala, os fragmentos surgem abruptamente e depois desaparecem.
“Há um aumento acentuado e um pico acentuado, por isso podemos descartar qualquer influência significativa por redeposição”, diz Park. “Tínhamos certeza de que era devido à queda direta de cinzas.” Nas varreduras de raios X, a camada é uma tira de 0,3 milímetros de espessura – mais fina que uma folha de papel. A equipe de Park trabalhou então ao longo de 450 anos de escalonamento de lama, camada por camada, combinando imagens microscópicas com varreduras químicas, leituras de isótopos e contagens de diatomáceas a cada dois ou três anos. Durante os 260 anos anteriores à queda das cinzas, a equipe descobriu que o lago estava calmo o ano todo e o clima era quente e úmido.
Depois vem a cinza e, imprensada dentro e logo acima dela, duas películas verdes com alguns centésimos de milímetro de espessura. “Não conseguimos identificar exatamente o que eram essas camadas verdes, mas pelo menos não eram provenientes de algas incompletamente decompostas, porque não conseguimos encontrar quaisquer restos intactos”, diz Park. A equipe interpretou essas camadas como material que as diatomáceas secretam quando estão muito estressadas. “Pensamos que as camadas verdes vinham das diatomáceas, como uma resposta ao estresse devido ao céu escurecido”, diz Park.
“Porque eles precisam de luz para crescer.” A estação seca seguinte após a erupção produziu uma camada pálida de 1,2 milímetros de espessura, com diatomáceas abundantes – uma floração aparentemente provocada pela mistura invulgarmente profunda e prolongada que uma superfície gelada do lago causaria. A camada escura acima dela é fina e tênue, o que significa que as chuvas que se seguiram foram fracas, provavelmente devido ao resfriamento do Oceano Índico, enviando menos umidade para o interior. Mas no terceiro ano, as camadas de Chala voltam ao normal. “A lâmina leve que foi depositada quase dois anos após a erupção é bastante típica do Lago Chala”, diz Park.
A duração do cataclismo que se pensava que poderia ter quase erradicado os primeiros humanos foi provavelmente de cerca de 18 meses no total. Para descobrir o quão fria e seca era a região, a equipe mediu as proporções entre alguns elementos, especificamente as proporções silício-alumínio e manganês-ferro. A proporção de silício para alumínio rastreou o tamanho do florescimento de diatomáceas a cada ano, enquanto a proporção de manganês para ferro rastreou a quantidade de oxigênio que a mistura anual conduziu para a água.
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