Анализ годичных колец. Установлена точная дата крупнейшего извержения вулкана за последние 10 000 лет

Точную дату крупнейшего извержения вулкана за последние 10 000 лет определили сотрудники лаборатории естественнонаучных методов в гуманитарных исследованиях УрФУ и Института экологии растений и животных УрО РАН. На основе анализа годичных колец полуископаемых деревьев Ямала исследователи выяснили: извержение вулкана Кикай произошло в 5 283 году до нашей эры.

Эта дата, как полагают ученые, может стать временным маркером для синхронизации хронологий вулканических извержений, полученных на основе изучения других источников. Исследование поддержал Российский научный фонд (проект № 23-27-00158), результаты опубликованы в журнале Dendrochronologia.

Мы сфокусировались на трех самых крупных извержениях вулканов за последние 10 000 лет. Это извержение вулкана Ильинский на Камчатке, которое произошло примерно 8 500 лет назад, извержение вулкана Мазама в Северной Америке примерно 7 600 лет назад и извержение вулкана Кикай на Японских островах примерно 7 300 лет назад. Объем выброшенных веществ первых двух из перечисленных вулканов составлял, по оценкам вулканологов, изучавших тефру, около 150 кубических километров. А объем выброшенной массы вулканом Кикай достигал по разным оценкам от 300 до 450 кубических километров. Это в несколько раз больше, чем объем извержения любого из вулканов, которые произошли после этого. Даже такого мощного, как, например, извержение Тамборы в 1815 году.

• Рашит Хантемиров, соавтор работы, ведущий научный сотрудник лабораторий дендрохронологии ИЭРиЖ УрО РАН и естественнонаучных методов в гуманитарных исследованиях УрФУ

В слоях ледников Гренландии и Антарктиды примерно в те же даты обнаружено три очень высоких пика содержания сульфатов, добавляют ученые и предполагают, что это следы трех перечисленных извержений, хотя гляциологи осторожны и не соотносят их с какими-либо конкретными извержениями.

Мы решили проверить, нет ли каких-либо аномалий древесных колец вблизи — плюс-минус 100 лет — дат, которые были примерно определены вулканологами и исследователями ледовых колонок. В качестве материала использовалась полуископаемая древесина лиственниц с полуострова Ямал, где построена самая длительная древесно-кольцевая хронология для полярных регионов, охватывающая последние 8 768 лет.

• Рашит Хантемиров

Для Ильинского и Мазамы не удалось выявить каких-либо особенных событий в эти периоды, а вблизи предполагаемой даты извержения вулкана Кикай было обнаружено некое катастрофическое событие, которое привело к резкому снижению роста деревьев и образованию аномальных годичных колец — с патологическими смоляными ходами и несформировавшейся поздней древесиной, добавляют исследователи.

Произошло это событие в 5 281 году до н. э. Суровые условия продолжались потом еще как минимум пять лет. Такая ситуация очень похожа на картину, которую дендрохронологи выявляют для других крупных вулканических извержений. Поэтому с большой долей надежности можно было предположить, что эти аномальные кольца появились вследствие извержения вулкана Кикай. Поскольку климатический ответ после мощных извержений наблюдается только через 1–3 года, само извержение, скорее всего, произошло в 5 283 году до н. э.

• Рашит Хантемиров

Если предположение дендрохронологов о дате извержения Кикай верно, то необходимо сделать поправку в хронологию слоев ледников Гренландии и Антарктиды на 54 года для периода около 7–8 тыс. лет назад, добавляют исследователи. Это может существенно изменить представления об изменении климата и природной среды, информацию о которых получают из ледовых колонок.

Точку в вопросе правильности хронологии ледовых слоев может дать обнаружение в ледовых колонках следов глобального события другого рода — сверхмощных солнечных вспышек, которые оставляют недвусмысленные следы в виде всплеска космогенных изотопов как в древесных кольцах, так и в слоях ледников — в виде радиоактивных изотопов углерода в первом случае и бериллия и хлора во втором.

Одно из таких событий, которые называют событиями Мияке, произошло примерно в тот же период, что и извержение вулкана Кикай. По данным древесных колец с Ямала это событие произошло в 5 259 году до н. э., то есть примерно через 25 лет после извержения Кикай. Если же верна хронология ледовых колонок (иными словами, если обнаруженные аномалии годичных колец не связаны с извержением), то след от сверхмощной солнечной вспышки нужно искать примерно за 30 лет до этого извержения.

Отметим, сотрудники лаборатории естественнонаучных методов в гуманитарных исследованиях УрФУ проводят исследования при финансовой поддержке по программе «Приоритет-2030».

Справка
При изучении процессов далекого прошлого часто бывает трудно понять, в какой последовательности шли события, сведения о которых получены из разных источников. Например, не всегда удается понять, в чем причины гибели той или иной древней цивилизации — связаны ли они с катастрофическими природными явлениями или вызваны политическими причинами. Основная проблема состоит в точной привязке природных и социальных событий к абсолютным датам. То есть необходимы маркеры времени, с которыми можно было бы соотнести разного рода хронологии. Такими маркерами могут быть события, последствия которых имели глобальный масштаб — например, вулканические извержения.
Крупные вулканические извержения оставляют следы в различных природных объектах, например, в виде слоев тефры в почве, в виде пиков содержания сульфатов в ледниках Антарктиды и Гренландии, либо опосредованно, например, в виде аномалий в годичных кольцах деревьев, которые образовались в ответ на резкое падение температуры воздуха после крупного извержения. Каждый источник информации об извержении имеет свои достоинства и недостатки. Наиболее заметные слои тефры образуются вблизи вулкана, поэтому можно точно установить источник извержения. Но датируются эти слои с довольно высокой неопределенностью.
Следы в ледниках Антарктиды и Гренландии можно датировать с большей точностью, особенно для последних столетий, но расположение источника извержения при этом определяется очень приблизительно. А годичные кольца деревьев являются абсолютным эталоном при определении даты события, но почти ничего не говорят о расположении вулкана. Да и по большому счету не всегда понятно, что является причиной появления аномальных колец — вулканическое извержение или локальное ухудшение условий. При этом не всякое, даже очень мощное, вулканическое извержение оставляет следы в годичных кольцах деревьев.

Изображения: отдел научных коммуникаций УрФУ