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Cette éruption aurait détruit la couche d’ozone et changé le cours de l’évolution humaine

Crédits : Pixabay.

Dans l’histoire de la Terre, la couche d’ozone a connu plusieurs affaiblissements extrêmes, exposant la faune et la flore à un niveau dangereusement élevé de rayonnement ultraviolet (UV). Or, selon de nouveaux travaux, l’épisode le plus récent se serait produit il y a environ 74 000 ans, en lien avec l’éruption du Toba. Les résultats permettent de mieux comprendre les mécanismes reliant ce supervolcan à l’évolution de la lignée humaine.

Situé dans l’actuelle Indonésie, le Toba est connu pour être à l’origine de la plus grande catastrophe environnementale répertoriée sur les derniers 2,5 millions d’années. De par son impact considérable sur le climat, une hypothèse célèbre veut que la méga-éruption ait joué un rôle très important dans l’évolution des espèces vivant en surface, dont notamment celle d’Homo sapiens. En effet, un véritable goulet d’étranglement génétique a été identifié sur la même fenêtre temporelle (entre -60 000 et -100 000 ans), donnant naissance à la théorie de la catastrophe de Toba.

L’ozone stratosphérique, la pièce manquante du puzzle ?

Toutefois, plusieurs critiques existent vis-à-vis de cette hypothèse. Par exemple, si elles ne l’excluent pas, les analyses génomiques n’ont identifié aucun goulet d’étranglement spécifiquement localisé autour de -74 000 ans. En outre, un ensemble de données géologiques et de simulations climatiques récentes ont conduit à revoir à la baisse l’ampleur de l’hiver volcanique dû à l’éruption. De fait, le refroidissement et l’assèchement associés ne semblent pas suffisants pour avoir eu des répercussions catastrophiques sur les espèces humaines alors situées en Afrique.

Une étude récemment parue dans la revue scientifique Communications Earth & Environment s’est penchée sur la question. Elle semble en mesure de résoudre une partie des incohérences évoquées, dont certaines alimentent les débats depuis plusieurs décennies. L’élément central de ces nouveaux travaux est la réponse de l’ozone stratosphérique à l’éruption, lequel s’est de toute évidence effondré juste après le réveil du Toba.

ozone volcan
Niveaux d’ozone (en unité Dobson, DU) selon la latitude (axe vertical) et le temps (axe horizontal) après la date de l’éruption. A. Simulation non perturbée (sans volcan). B. Simulation perturbée (avec volcan). C. Différence entre les deux, permettant d’apprécier l’impact de l’éruption. Notez les pertes concentrées dans les tropiques. Crédits : S. Osipov & al. 2021.

« La couche d’ozone empêche que des niveaux élevés de rayonnement UV nocif atteignent la surface » explique Sergey Osipov, auteur principal du papier. « Pour générer de l’ozone à partir du dioxygène dans l’atmosphère, des photons sont nécessaires pour rompre la liaison O2. Lorsqu’un volcan libère de grandes quantités de dioxyde de soufre (SO2), le panache volcanique résultant 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 ».

Une couche protectrice réduite de moitié

En raison de l’importante quantité de dioxyde de soufre émis dans la stratosphère par le Toba, les chercheurs ont estimé que la concentration en ozone a chuté jusqu’à 50 % en moyenne globale pendant plus d’un an. Par conséquent, les espèces présentes à la surface de la Terre ont brutalement été exposées à un rayonnement UV extrêmement élevé. Pour les hominidés, cela s’associe à un bon de la mortalité, amenant le nombre d’espèces et celui de leurs représentants à peau de chagrin et signant un tournant inattendu dans l’évolution de la lignée humaine.

« Nous soulignons que, sous les tropiques, le rayonnement ultraviolet près de la surface est le facteur d’évolution déterminant », note Georgiy Stenchikov, coauteur du papier. « Les effets du stress UV pourraient être similaires aux conséquences d’une guerre nucléaire », détaille Sergey Osipov. « Par exemple, les rendements des cultures et la productivité marine chuteraient en raison des effets liés à la stérilisation UV. Sortir sans protection causerait des lésions oculaires et des coups de soleil en moins de 15 minutes. Au fil du temps, les cancers de la peau et les dommages généraux à l’ADN auraient entraîné un déclin de la population ».

Au passage, notons que l’estimation de la hausse des ultraviolets sous-estime certainement l’augmentation réelle. En particulier car elle ne prend pas en compte les composés halogénés émis par le volcan, trop mal connus. En conclusion, ajouté aux conditions globales d’hiver volcanique étalées sur plusieurs années, ce mécanisme permettrait de réconcilier un ensemble de données apparemment contradictoires. La théorie de la catastrophe de Toba a donc encore de beaux jours devant elle !

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