Wetenschap

Kolossale vulkaan achter mysterieuze ‘koudeperiode’ eindelijk ontdekt

De uitbarsting verwoestte Maya-nederzettingen in de wijde omgeving en leidde overal ter wereld tot mislukte oogsten.woensdag 28 augustus 2019

Het kalme Ilopango-meer is de caldera van de vulkaan Ilopango, die in 539 of 540 na Chr. een van de zwaarste vulkaanuitbarstingen in de afgelopen zevenduizend jaar voortbracht. Ook destijds lag hier een meer, zodat de uitbarsting door het contact van de gloeiende lava en het water bijzonder explosief was.
Het kalme Ilopango-meer is de caldera van de vulkaan Ilopango, die in 539 of 540 na Chr. een van de zwaarste vulkaanuitbarstingen in de afgelopen zevenduizend jaar voortbracht. Ook destijds lag hier een meer, zodat de uitbarsting door het contact van de gloeiende lava en het water bijzonder explosief was.

In de ijskappen op Groenland en de Zuidpool is de vingerafdruk van een monster terug te vinden: een gigantische vulkaanuitbarsting in het jaar 539 of 540, die tienduizenden mensen het leven kostte en leidde tot een van de zwaarste perioden van wereldwijde afkoeling in de afgelopen tweeduizend jaar. Na jaren van speurwerk heeft een team van wetenschappers nu eindelijk de locatie van de mega-uitbarsting kunnen achterhalen.

In het onderzoek van het team, dat is gepubliceerd in de Quaternary Science Reviews, worden nieuwe bewijzen aangedragen voor het verband tussen deze natuurramp en een inmiddels uitgedoofde vulkaan in El Salvador: de Ilopango. De onderzoekers schatten dat bij de uitbarsting van de Ilopango in de zesde eeuw 43,8 kubieke kilometer gesteente werd uitgestoten, wat de eruptie een van de zwaarste van de laatste zevenduizend jaar maakt. De ontploffing was honderdmaal krachtiger dan die van de Mount St. Helens in 1980 en meerdere keren zwaarder dan de eruptie van de Pinatubo in 1991. Talloze nederzettingen van de Maya’s werden erdoor verwoest, waardoor de loop van de geschiedenis in dit gebied ingrijpend werd veranderd.

“Het was de grootste uitbarsting in Midden-Amerika die door mensen is waargenomen,” zegt Robert Dull, geoloog aan de California Lutheran University en hoofdauteur van het onderzoek. “Maar het belang van deze eruptie is extra groot omdat ze plaatsvond tijdens de Mayacultuur en vanwege de gebeurtenissen die erop volgden.”

Het nieuwe onderzoek betekent de oplossing van een oud geologisch raadsel. In historische bronnen wordt beschreven dat in het jaar 536 donkere nevels voor de zon schoven die een golf van mislukte oogsten veroorzaakten. Tot voor kort hielden wetenschappers rekening met de mogelijkheid dat deze wolken de resten van een asteroïde of komeet waren. Maar moderne gegevens bevestigden dat de oorsprong ervan vulkanisch is – en dat het niet om één eruptie maar om de uitbarsting van twee vulkanen in een periode van vier jaar gaat.

In ijskernen die op Groenland en de Zuidpool zijn uitgeboord, zijn in het jaar 536 en hetzij 539 of 540 pieken van sulfaat aangetroffen, een stof die bij zware vulkaanuitbarstingen vrijkomt. De uitbarstingen van de beide vulkanen waren zó enorm en explosief dat ze grote hoeveelheden zwavelgassen en stofdeeltjes kilometers hoog de atmosfeer in bliezen. Omdat deze gassen zonlicht weerkaatsen en daarmee verhinderen om op het aardoppervlak te vallen, koelde de aarde sterk af: in een onderzoek uit 2016 wordt geschat dat beide vulkaanuitbarstingen tot een wereldwijde daling van de temperatuur van twee graden Celsius hebben geleid. In het noorden van Europa en andere regio’s van de wereld mislukten de oogsten, wat waarschijnlijk tot hongersnoden en epidemieën heeft geleid. De beruchte Plaag van Justinianus, waarbij tientallen miljoenen mensen stierven, brak uit in het jaar 541, op het dieptepunt van de afkoelingsperiode, hoewel het moeilijk blijft is om een direct verband met de vulkaanuitbarstingen te leggen.

Eerder gingen geologen ervan uit dat de eruptie van 536 moest zijn veroorzaakt door een vulkaan in het hoge noorden van de planeet – misschien op IJsland of in Alaska – en dat de uitbarsting van 539/540 in de tropen moest hebben plaatsgevonden. Maar de identiteit van beide vulkanen bleef vooralsnog onbekend.

Historische datum

In het verleden hadden enkele wetenschappers de vulkaan Ilopango als een geschikte kandidaat voor de uitbarsting van 536 geopperd. Duidelijk was dat de vulkaan ergens tussen de derde en zesde eeuw na Chr. was uitgebarsten en heel El Salvador met grote hoeveelheden as had bedekt, zoals blijkt uit een afzettingslaag genaamd Tierra Blanca Joven (‘Jonge Witte Aarde’). Maar onduidelijk bleef wanneer de Ilopango precies was uitgebarsten en welke gevolgen dit had voor de plaatselijke bevolking van die tijd.

Eind jaren negentig probeerde Robert Dull als jonge doctoraalonderzoeker het geologische verleden van El Salvador te onderzoeken door plantenresten in boorkernen uit deze afzetting te bestuderen. Na verloop van tijd viel hem de witte aslaag op: de Tierra Blanca Joven. “Mijn studieadviseur zei: ‘Blijf bij je eigenlijke onderzoek en laat je niet afleiden door zoiets.’ Maar ik kon m’n ogen er dus niet van afhouden,” zegt Dull. “Ik vroeg me af hoeveel mensen er destijds waren omgekomen en hoe groot het gebied was dat werd bedekt.”

In 2001 probeerde Dull in te schatten welke invloed de uitbarsting van de Ilopango op de plaatselijke Maya-bevolking had gehad, maar hij kon zijn onderzoek pas in 2008 voortzetten, toen twee belangrijke onderzoeken zijn aandacht trokken. In één ervan publiceerden geologen nieuwe bewijzen voor de stelling dat de historische ‘sluier van stof’ van 536 door een vulkaanuitbarsting was veroorzaakt. In het andere onderzoek bevestigden de auteurs dat de Tierra Blanca Joven-laag zich uitstrekt in onderzeese afzettingen voor de kust van El Salvador. De uitbarsting van Tierra Blanca Joven was veel geweest groter dan Dull en anderen hadden gedacht.

Maar het bleek een grote uitdaging om vast te stellen wanneer de Ilopango precies was uitgebarsten en of die uitbarsting in verband kon worden gebracht met de wereldwijde afkoeling van halverwege de zesde eeuw na Chr.

Om het tijdstip van de eruptie nauwkeurig te bepalen namen de onderzoekers hun toevlucht tot koolstofdatering, een methode waarbij gebruik wordt gemaakt van het feit dat levende planten (en de dieren die deze planten eten) sporen van het radioactieve isotoop 14C opnemen. Dode planten en dieren nemen geen 14C meer op, maar de reeds opgenomen koolstof-14 begint daarna met de regelmaat van de klok te vervallen tot 14N, stikstof-14. Door de verhoudingen van beide componenten nauwkeurig te meten kunnen wetenschappers bepalen hoe lang geleden een plant of dier is gestorven, waarmee ze een ouderdom hebben voor de laag waarin het dode materiaal en andere objecten in de nabijheid zijn gevonden.

Maar ook de concentratie 14C in de atmosfeer is in de loop der millennia telkens veranderd, waardoor er ‘plateaus’ in de gegevens opduiken: perioden waarin organismen uit zeer verschillende tijdperken toch dezelfde koolstofdatering opleveren. Eerdere onderzoekers slaagden er maar niet in om de afzetting van de Tierra Blanca Joven-uitbarsting nauwkeurig te dateren, omdat ze binnen een 120 jaar durend plateau rond de vijfde en zesde eeuw na Chr. viel.

Vulkanen 101

Een van de manieren om plateaus te omzeilen is het opsporen van boomresten in de bewuste afzetting. Met een beetje geluk zouden sommige bomen net buiten het plateau-tijdperk hebben geleefd. In dat geval zouden de onderzoekers de ouderdom van de boom en daarmee de afzetting nauwkeurig kunnen vaststellen.

Het team van Dull was dan ook zeer opgetogen toen het vernam dat wegwerkers in een steengroeve op zo’n vijftien kilometer van de Ilopango enkele intacte boomstammen in de Tierra Blanca Joven-afzetting hadden gevonden. Ten tijde van de uitbarsting waren de bomen langzaam begraven door de gestaag neerdalende asregen. “Eentje zag eruit alsof hij zojuist was omgevallen,” zegt Dull. “De omstandigheden voor conservering op deze plek behoren te de meest opmerkelijke die ik ooit heb meegemaakt.”

Omdat de bomen zo goed bewaard zijn gebleven, konden Dull en zijn team bepalen hoe oud ze waren toen ze door de uitbarsting van de Ilopango werden begraven. De nieuwe datering – honderd nieuwe 14C -dateringen – wezen erop dat de bomen in de eerste helft van de zesde eeuw na Chr. waren afgestorven, zeer waarschijnlijk in de jaren dertig of veertig van die eeuw.

Dulls team kon ook de omvang van de Ilopango opnieuw inschatten, waarbij ze rekening hielden met de dikte en verspreiding van de Tierra Blanca Joven-afzetting. Volgens het team kan de uitbarsting van de Ilopango zelfs groter zijn geweest dan die van de vulkaan Tambora in 1815, die eveneens een wereldwijde afkoeling veroorzaakte en verantwoordelijk was voor het ‘Jaar zonder Zomer’ in 1816. De Ilopango blies waarschijnlijk één miljoen ton zwavel tot een hoogte van vele kilometers de atmosfeer in, waardoor de zwavel en andere deeltjes door stratosferische winden over de hele wereld werden verspreid en een tijdelijk afkoeling van de aarde veroorzaakten.

In gegevens uit ijskernen is slechts één piek te vinden die samenvalt met het tijdstip, de omvang en de uitwerking op het wereldwijde klimaat van de Ilopango-eruptie: de uitbarsting die in het jaar 539 of 540 plaatsvond. “In 1980 beloofde ik mijn collega’s plechtig dat ik tot aan m’n dood zou blijven zoeken naar een goede datum voor deze uitbarsting – en nu hebben we die datum gevonden,” zegt Payson Sheets, archeoloog aan de University of Colorado in Boulder en medeauteur van het nieuwe onderzoek. Hij was de eerste wetenschapper die het tijdstip van de eruptie door middel van koolstofdatering probeerde te bepalen. “Ik ben eindelijk tevreden.”

Herstel na de Apocalyps

Afgezien van haar wereldwijde uitwerking was de eruptie van de Ilopango een apocalyptische gebeurtenis voor de historische bewoners van El Salvador, die vooral in en rond dichtbevolkte Maya-nederzettingen woonden. Het team van Dull schat dat waarschijnlijk 40.000 tot 80.000 mensen bij de uitbarsting zelf omkwamen toen ze werden verzwolgen door pyroclastische stromen van heet stof en gas die van de hellingen van de Ilopango omlaag raasden.

Maar voor mensen die verder weg woonden, was de ramp met de Ilopango daarmee nog maar pas begonnen. Aswolken verhulden de zon en veranderden dag in nacht. Rieten daken die werden verzwaard door as en gruis kunnen zijn ingestort. Voedsel- en watervoorraden en akkers moeten door de aanhoudende asregen zijn weggevaagd. Daarbij moeten nog eens 100.000 tot 400.000 inwoners direct zijn getroffen; degenen die niet verhongerden of aan ziekten bezweken, zijn misschien naar minder zwaar getroffen Maya-centra in het noorden van het huidige Guatemala gevlucht.

“Dit was een nachtmerriescenario,” zegt Janine Krippner, een vulkanologe bij het Global Volcanism Program van het Smithsonian Institution die niet bij de nieuwe studie was betrokken. Zelfs met de kennis die die we tegenwoordig van dit soort gebeurtenissen hebben, zou het nog iets afgrijselijks zijn geweest (...). Ik kan me alleen maar indenken wat de plaatselijke bevolking moet hebben gedacht.”

De vluchtelingenstroom die door de uitbarsting van de Ilopango op gang kwam, kan de geschiedenis van de Mayacultuur hebben bepaald. Volgens Dull moet nader onderzoek worden gedaan naar de mogelijke uitwerking van de ramp, maar er is nu al ruimte voor enkele hypotheses. In de zesde eeuw na Chr. begon in de Maya-centra een ‘lege’ periode waarin weinig tot geen monumenten werden gebouwd. Sommige Maya-kenners vragen zich af of dit hiaat wel de werkelijkheid weerspiegelt, maar als dat wél zo is, zou het kunnen wijzen op een samenleving die druk bezig is de uitbraak van de Ilopango te verwerken.

De uitbarsting van de Ilopango valt ook samen met een duidelijke kentering in de klassieke Mayaperiode. In Maya-centra in het huidige Guatemala en Mexico floreerde de Mayacultuur als geheel in plaats van dat ze in verval raakte. Vanaf halverwege de zesde eeuw na Chr. tot rond het jaar 900 groeiden sommige Maya-nederzettingen in de zogenaamde laat-klassieke periode uit tot grote en invloedrijke steden, wat leidde tot een onderlinge machtsstrijd. Het is mogelijk dat deze bevolkingscentra door de toestroom van vluchtelingen (en daarmee van arbeidskrachten en soldaten) aan een periode van expansie begonnen.

“Als 100.000 tot 400.000 mensen inderdaad op de vlucht zijn geslagen en een deel ervan, zo niet de meerderheid (omdat ze cultureel verwant waren aan de Maya’s) naar dat gebied is getrokken, dan zou dat een van de doorslaggevende factoren in de laat-klassieke tijd kunnen zijn geweest,” zegt Lisa Lucero, een antropologe van de University of Illinois in Urbana-Champaign die niet bij de nieuwe studie was betrokken.

Duidelijk is in elk geval dat het landschap rond de Ilopango jaren na de uitbarsting van de vulkaan tekenen van herstel vertoonde. Sheets heeft tientallen jaren lang onderzoek gedaan in Joya de Cerén, een Mayadorp in het huidige El Salvador dat bij een andere vulkaanuitbarsting, in 660 na Chr., werd begraven – als een Midden-Amerikaans Pompeï. Dat dorp was bovenop de Tierra Blanca Joven-afzetting gebouwd. “De mensen die dat prachtige stadje stichtten, maakten deel uit van het herstel van de bevolking,” zegt Sheets.

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

lees verder

Wereldwijde vulkaanvoorspellingen mogelijk realiteit dankzij KI

Wereldwijde vulkaanvoorspellingen mogelijk realiteit dankzij KI

De 800 miljoen mensen die wereldwijd in de buurt van een actieve vulkaan wonen, zouden binnenkort veel meer tijd kunnen hebben om te evacueren wanneer een berg begint op te spelen.
Waarom vulkanen rookkringen uitblazen

Waarom vulkanen rookkringen uitblazen

Het fascinerende fenomeen is overal ter wereld boven vulkanen waargenomen en stelde wetenschappers voor raadsels – tot nu toe.
Zes onderzeese vulkanen ontdekt recht onder onze neus

Zes onderzeese vulkanen ontdekt recht onder onze neus

Veel geheimen van de diepzee blijven verborgen voor het oog van de mens, maar sommige liggen zelfs onder drukke scheepvaartroutes.
Lees meer