SAT阅读必备背景知识：火山喷发为什么会导致地球温度下降，而不是上升？|SAT历年真题免费下载

七万年前，地球上发生了一次火山大爆发，释放出的巨量火山灰遮天蔽日，导致全球气温骤降，出现了一个“火山爆发导致的冬季”（volcanic winter），史前人类差点和恐龙一样灭绝。

1816年没有夏天

1815年4月10日，位于印尼小巽他群岛的坦博拉（Tambora）火山爆发，造成至少11000人直接死亡，总死亡人数约71000人。喷发持续了将近两星期，使原本4300米高的山峰降为2850米。爆发产生的大量火山灰遮天蔽日光，导致全球气温降低。到了1816年七八月份，整个北半球的人都还穿着冬衣。 坦博拉火山爆发是人类史上规模最大的一次火山爆发。不过和人类史前的火山爆发比起来，就有点小巫见大巫了。 [caption id="attachment_27267" align="aligncenter" width="387"]

从空中俯瞰坦博拉火山[/caption]

大灾难假说：人类差点和恐龙一样灭绝

大概在七万四千年前，在今印尼苏门答腊岛上北部的多峇湖一带，一座叫Toba的火山发生了一次特大爆发，喷出了2400立方千米的火山物质，释放的能量达到十亿吨烈性炸药量。火山爆发会产生大量二氧化硫和火山灰，这些气体进入大气层的平流层后和原本在其中的臭氧作用，生成大量硫酸盐气溶胶。由于在这一层几乎没有天气变化，火山灰很难被消除，它们就会通过散射太阳辐射长时间扰乱全球气候，导致全球表面冷却。 [caption id="attachment_27268" align="aligncenter" width="415"]

远古火山爆发想象图[/caption] 在七万多年前多峇湖Toba特大火山爆发后几周内，巨量的火山灰在几周内就扩散到了全球上空，令全球温度在之后数年间下降了3至3.5摄氏度，在地球北部甚至下降了10-15度，持续了数十年，导致地球各地的史前人类几乎全部死亡，只有少数几个地方的史前人类挺过了这次灭顶之灾。巨灾之后一段时间，气候及环境好转，劫难后的幸存者们，在各自的不同地域发展繁衍，最后人类再次遍布整个地球。

火山玻璃

多峇湖Toba火山灭顶之灾是部分科学家提出的一种理论假说，有些科学家赞同，有些科学家反对。不管是赞同还是反对，都要根据证据说话。关于七万年前发生了什么事，可靠的证据都在地底下。寻找证据的方法就是发掘。到哪来去发掘呢？到曾经有原始人活动过的地方去挖。 [caption id="attachment_27269" align="aligncenter" width="338"]

考古学家在皮那科岬角古人类遗址进行发掘[/caption] 科学家们选择了位于南非南部海岸的皮那科岬角（Pinnacle Point）和弗利斯拜（Vleesbaai）。这两个地方距离只有9公里，此前都发现过大量古人类使用过的工具化石。这一次，科学家们搜寻的目标是一种叫cryptotephra的玻璃状火山灰微粒（也叫“火山玻璃”）。结果在这两个地方都找到了这种“火山玻璃”，而且其化学成分和在数千公里之外的马来西亚找到的“火山玻璃”完全一样。这就有了一个意外的发现，即可以确定找到了这种火山灰微粒的马来西亚岩层和南非的岩层是同一个时期的，两个地方岩层的年代前后相差不会超过一个月。而之前的其他确定岩层年代的方法会有正负10%的误差，说某个地方岩层的年代是74000年前，实际是66000年前也可以，是81000年前也可以，这里的误差就太大了。而用找cryptotephra的方法，可以精确到一个月，说是74000年前，就是74000年前。 [caption id="attachment_27270" align="aligncenter" width="386"]

介绍“火山灰年代学”的中文论文[/caption] 科学家们继续研究Toba火山大爆发对古人类的影响。具体方法是先看找到了cryptotephra的岩层上方的岩层有多少人类工具化石，再看其下方有多少人类工具化石，然后比较。结果发现两者差不多。如果火山对这两个地方的古人类造成了毁灭性打击，那找到了cryptotephra的岩层上方的岩层的人类工具化石应该大量减少，而实际情况是并没有减少。这就说明当时这两个地方的古人类并没有受到特别大的灾难影响。科学家们分析，这可能是因为这两个地方靠近海洋，当时的人靠打猎捕鱼和采摘生活，不是靠耕地，所以受阳光减少、气温降低的影响要小一些。有科学家在找到了cryptotephra的岩层上方岩层又找到了一些砂子岩层，认为这表明toba火山爆发后，这两个地方的古人类还是受到了灭绝性打击。对这种观点的反驳是：砂子岩层是toba火山爆发后形成的沙丘的遗迹，这些沙丘只存在了几个礼拜，况且砂子岩层中也不是完全没有人类工具化石，这说明两个地方在砂子岩层的时期也没有荒掉。 目前尚不知道哪一方的观点正确。一些中立的科学家最关注的还是通过找cryptotephra这种玻璃状火山灰微粒可以确定岩层的年代。对这种“火山玻璃”的识别和分离已经达到非常精确的程度，从每一克岩土中可以提取出两个“火山玻璃”微粒，同时即使在距离爆发火山9000公里以外的地点还能找到这种火山灰微粒。科学家们认为，如果把这种方法用到位于东非和阿拉伯等地的古人类居住地遗址的考古发掘工作中去，肯定可以带来一些新发现。