Giả sử bạn sống cách đây 74.000 năm, thì phải thật sự rất may mắn bạn mới có thể sống sót sau vụ siêu phun trào Toba – một trong những thảm họa lớn nhất mà Trái Đất từng chứng kiến trong 2,5 triệu năm qua.
Dù ngọn núi lửa nằm ở nơi ngày nay là Indonesia, các sinh vật sống trên khắp hành tinh đều có thể đã bị ảnh hưởng. Thật đáng kinh ngạc khi loài người có thể sống sót sau một sự kiện gần như hủy diệt, lớn gấp hơn 10.000 lần so với vụ phun trào núi St. Helens năm 1980. (Vụ phun trào sáng ngày 18/5/1980 tại bang Washington, miền tây bắc Hoa Kỳ, khiến một phần sườn phía bắc của núi sụp đổ, dẫn đến một vụ lở đất khổng lồ và vụ nổ bên hông núi. Vụ phun trào phá hủy gần như toàn bộ đỉnh núi, hạ độ cao từ 2.950 m xuống còn khoảng 2.550 m, tạo ra một miệng núi lửa lớn hình móng ngựa, phun lên bầu khí quyển hơn 1 tỷ mét khối tro bụi và đá.)
Siêu phun trào Toba đã phun ra 2.800 tỷ mét khối tro núi lửa vào tầng bình lưu, tạo nên một hố sụt khổng lồ dài khoảng 100 km và rộng 30 km. Một vụ nổ quy mô như vậy sẽ khiến bầu trời đen kịt, che khuất phần lớn ánh sáng Mặt Trời, và gây ra tình trạng giá lạnh toàn cầu kéo dài nhiều năm. Gần núi lửa hơn, mưa axit làm ô nhiễm nguồn nước, còn tro dày đặc chôn vùi động thực vật.
Với quá nhiều bất lợi như thế, làm sao loài Homo sapiens – tức người tiền sử – lại có thể sống sót để ngày nay chúng ta ghép lại câu chuyện ấy?
Sống sót giữa tro tàn
Những cộng đồng người sống gần núi lửa Toba nhiều khả năng đã bị xóa sổ hoàn toàn. Liệu con người ở những nơi khác trên thế giới có bị ảnh hưởng hay không vẫn là câu hỏi mà các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu.
Trong nhiều năm, “giả thuyết thảm họa Toba” từng là hướng giải thích nổi bật. Nó cho rằng siêu phun trào Toba đã gây ra một thời kỳ lạnh giá toàn cầu kéo dài đến sáu năm. Hệ quả, theo giả thuyết này, là dân số loài người giảm xuống chỉ còn dưới 10.000 người trên toàn Trái Đất.
Kịch bản này được củng cố bởi bằng chứng di truyền tìm thấy trong bộ gen của người hiện đại. ADN cho thấy con người hiện đại đã lan tỏa ra nhiều khu vực riêng biệt khoảng 100.000 năm trước, và ngay sau đó đã trải qua cái gọi là “nút cổ chai di truyền”: một sự kiện như thảm họa tự nhiên hay dịch bệnh khiến dân số sụt giảm mạnh. Những thảm kịch như vậy làm giảm đáng kể tính đa dạng di truyền trong một nhóm.
Việc sự suy giảm dân số loài người này có thực sự bắt nguồn từ siêu phun trào Toba hay do nguyên nhân khác vẫn còn nhiều tranh luận. Khi các nhà khoa học thu thập thêm dữ liệu từ hồ sơ khí hậu, môi trường và khảo cổ, chúng ta mới có thể hiểu rõ hơn đâu là những điều kiện quyết định giúp loài người tồn tại.
Nghiên cứu tác động của một siêu phun trào
Để ghép nối lại những gì đã xảy ra 74.000 năm trước, các nhà khoa học có một nguồn bằng chứng trực tiếp: đá và tro núi lửa từ chính vụ phun trào đó. Vật liệu này được gọi là tephra. Các nhà nghiên cứu có thể lần theo các lớp tephra trong cảnh quan cả bằng mắt thường lẫn phân tích hóa học.
Loại thủy tinh núi lửa siêu nhỏ gọi là cryptotephra có thể di chuyển xa nhất, nên đóng vai trò quan trọng để xác định phạm vi thực sự của một vụ phun trào. Tuy nhiên, vì cryptotephra vô hình với mắt thường, việc nhận diện rất khó khăn. Các nhà nghiên cứu phải cẩn thận tách các mảnh thủy tinh siêu nhỏ bằng cách sàng đất và sử dụng micromanipulator – một công cụ có thể nhặt và di chuyển hạt ở cấp độ hiển vi. Quá trình này chẳng khác nào “mò kim đáy bể” (looking for a needle in a haystack), và đôi khi mất hàng tháng chỉ để xử lý một địa điểm.
Mỗi vụ phun trào núi lửa đều có thành phần hóa học riêng, giúp các nhà khoa học xác định nguồn gốc của một mẫu vật núi lửa. Ví dụ, tephra từ một vụ phun trào có thể chứa nhiều sắt hơn so với một vụ khác. Nhờ kiến thức này, chúng ta có thể hiểu rõ hơn quy mô các vụ phun trào trong quá khứ và xác định những nhóm người nào chịu tác động trực tiếp.
Khi làm việc ngoài thực địa, các nhà khoa học tìm kiếm cryptotephra lắng đọng tại các di chỉ khảo cổ – những nơi có dấu vết hoạt động của con người trong quá khứ như công cụ, nghệ thuật hay thậm chí cả di cốt được chôn vùi. Họ lấy mẫu từ các khu vực đã được khai quật rồi mang về phòng thí nghiệm để tách các mảnh thủy tinh núi lửa siêu nhỏ ra khỏi đất, sau đó phân tích hóa học thủy tinh này để xác định “dấu vân tay” của núi lửa.
Nhưng ngay cả khi xác định được một mẫu từ di chỉ khảo cổ có nguồn gốc từ siêu phun trào Toba, thì điều đó tiết lộ gì về việc con người có sống sót sau vụ nổ ấy hay không?
Một khi đã nhận diện được lớp tephra hoặc cryptotephra, bước tiếp theo là xem xét kỹ những gì được lưu giữ trong hồ sơ khảo cổ trước và sau vụ phun trào. Trong một số trường hợp, con người thay đổi hành vi sau thảm họa, chẳng hạn như sử dụng công nghệ chế tác đá mới hoặc thay đổi khẩu phần ăn. Đôi khi, họ thậm chí rời bỏ hẳn một địa điểm, không để lại dấu vết nào sau sự kiện tàn khốc.
Tuy nhiên, nghiên cứu lớp trầm tích núi lửa tại các di chỉ khảo cổ chỉ là một mảnh ghép của bức tranh. Hồ sơ khí hậu và môi trường lưu giữ thông tin về sự thay đổi của thảm thực vật địa phương hoặc nhiệt độ toàn cầu tại thời điểm vụ phun trào. Những dữ liệu này giúp các nhà khoa học hiểu vì sao con người lại đưa ra những thay đổi như vậy.
Bằng chứng khảo cổ cho thấy điều gì?
Xét đến quy mô và mức độ khủng khiếp của siêu phun trào Toba, gần như chắc chắn loài người trên khắp thế giới đã chịu tổn thất nặng nề. Thế nhưng, phần lớn các di chỉ khảo cổ lại kể một câu chuyện về sự kiên cường.
Ở những nơi như Nam Phi, con người không chỉ sống sót qua thảm họa này mà còn phát triển mạnh mẽ. Tại di chỉ Pinnacle Point 5-6, bằng chứng về cryptotephra từ Toba cho thấy con người đã sinh sống ở đó trước, trong và sau vụ phun trào. Thực tế, hoạt động của con người còn gia tăng, và những đổi mới công nghệ xuất hiện ngay sau đó, minh chứng cho khả năng thích ứng phi thường.
Kết quả kỳ diệu này không chỉ giới hạn ở Nam Phi. Bằng chứng tương tự cũng được tìm thấy tại di chỉ Shinfa-Metema 1 ở vùng đồng bằng Ethiopia, nơi cryptotephra từ Toba được phát hiện trong những lớp đất đồng thời lưu giữ dấu vết sinh hoạt của con người.
Ở đây, con người trong quá khứ đã thích ứng với sự thay đổi môi trường địa phương bằng cách đi theo các con sông theo mùa và đánh bắt cá ở những hố nước nông tồn tại trong mùa khô kéo dài. Vào thời điểm diễn ra siêu phun trào Toba, con người trong khu vực này cũng đã sử dụng công nghệ cung tên. Chính sự linh hoạt trong hành vi này đã giúp họ tồn tại trong điều kiện khô hạn khắc nghiệt cùng những tác động khác từ thảm họa Toba.
Qua nhiều năm, các nhà khảo cổ đã tìm thấy kết quả tương tự tại nhiều di chỉ khác ở Indonesia, Ấn Độ và Trung Quốc. Khi bằng chứng ngày càng nhiều, dường như con người đã có thể sống sót và tiếp tục phát triển sau khi Toba phun trào dữ dội. Điều này gợi ý rằng vụ phun trào có lẽ không phải là nguyên nhân chính dẫn đến “nút cổ chai dân số” như giả thuyết thảm họa Toba từng nêu ra.
Mặc dù Toba có thể không giúp các nhà khoa học hiểu rõ nguyên nhân khiến dân số loài người cổ đại sụt giảm xuống chỉ còn khoảng 10.000 người, nhưng nó lại cho chúng ta thấy con người đã thích ứng với thảm họa ra sao trong quá khứ – và điều đó có ý nghĩa gì cho tương lai.
Khả năng thích ứng trong một thảm họa tương lai
Tin tốt là chúng ta hiện nay được chuẩn bị tốt hơn nhiều so với 74.000 năm trước – và ngay cả khi đó, con người vẫn có thể thích ứng và tìm ra giải pháp mới sau những biến cố hủy diệt. Ngày nay, các chương trình như Chương trình Nguy cơ Núi lửa của Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ và Chương trình Núi lửa Toàn cầu đều tập trung vào việc chuẩn bị, thông qua giám sát các núi lửa đang hoạt động bằng nhiều kỹ thuật khác nhau. Thậm chí, bạn có thể theo dõi núi lửa nào đang phun trào bất kỳ lúc nào.
Ngoài khả năng chuẩn bị ngày càng cao, con người còn được định nghĩa bởi chính khả năng thích nghi với hầu như mọi điều kiện – kể cả những sự kiện mang tính tận thế. Bằng cách nghiên cứu tác động của các vụ phun trào núi lửa trong hồ sơ khảo cổ, chúng ta có thể hiểu rõ hơn đâu là những điều kiện then chốt cho sự sống sót của loài người trong quá khứ, và áp dụng những bài học đó cho tương lai.
Một nhà khoa học đang lấy mẫu cryptotephra tại một di chỉ khảo cổ. Các mẫu được thu thập theo một cột liên tục dọc theo mặt cắt địa tầng lộ ra. Ảnh: The Conversation
Một ngọn núi lửa phun trào gần Litli-Hrútur ở Iceland. Ảnh: © Giles Laurent
Khuôn thạch cao minh họa một người bị mắc kẹt trong vụ phun trào nổi tiếng của núi Vesuvius vào năm 79 sau Công nguyên, tại Pompeii, Ý. Ảnh: Wikimedia Commons
