Vulkan forbryder

På sporet av en massemorder

Lik dukket opp på oversvømte kirkegårder, snø falt om sommeren, og hungersnød spredte seg fra Sverige til Aztekerriket – en global katastrofe utspilte seg på midten av 1400-tallet. Men hva var det? I over 30 år har forskerne forsøkt å oppklare gåten. Nå snører nettet seg sammen rundt en mistenkt.

Lik dukket opp på oversvømte kirkegårder, snø falt om sommeren, og hungersnød spredte seg fra Sverige til Aztekerriket – en global katastrofe utspilte seg på midten av 1400-tallet. Men hva var det? I over 30 år har forskerne forsøkt å oppklare gåten. Nå snører nettet seg sammen rundt en mistenkt.

Shutterstock

Triumferende lener den franske geologen Robert Delmas seg tilbake i laboratoriestolen sin i 1992. I en 550 år gammel iskjerne har han funnet det han lette etter – og mer til.

Tette lag av svovelsyre i kjernen avslører hvorfor verden på 1400-tallet ble rammet av naturkatastrofer og mystiske værfenomener: Et ødeleggende vulkanutbrudd dekket kloden med en gigantisk sky av aske og svovel.

Utbruddet var en av de mest ødeleggende begivenhetene i historien. Energiutladningen svarte til 2 000 000 atombomber, og eksplosjonen var så øredøvende at den kunne høres 200 mil unna.

Aske regnet ned fra himmelen, tsunamier dundret mot kysten, og solen ble formørket i flere år. Hungersnøden herjet, og titusenvis led sultedøden.

For 1400-tallets befolkning må ødeleggelsene ha virket som gudenes straff. Men for Robert Delmas og de andre geologene er det nå opplagt at en vulkan sto bak.

Men hvilken vulkan?

Jakten på svaret skal vise seg å bli en detektivoppgave av de helt store. Den neste tre tiårene leder jakten forskerne rundt hele kloden – fra vulkanøyer i det isdekkede Antarktis til undersjøiske kratre i tropene, fra analyser av gamle portrettrammer og beretninger om polske byboere som må padle gjennom oversvømte gater, til svenske somre som forsvant.

Og nå har nye spor dukket opp i den årelange etterforskningen: Gjerningsmannen har kanskje gått under jorden.

Iskjerner avslører forbrytelsen

Historien om vulkanen som forsvant, begynner i Antarktis sommeren 1984. Da boret en gruppe forskere opp iskjerner som fikk fellesbetegnelsen PS1. De inneholdt spor etter endringer i klimaet gjennom de foregående 1000 årene.

Sammensetningen av atmosfæren i fortiden kunne leses ut av innholdet av drivhusgasser i luftboblene i isen. Dessuten inneholdt isen spor etter vulkansk aktivitet i form av askekorn og sulfater, en type svovelforbindelser.

Iskerne iskerneboring Antarktis

Iskjerneboringer fra Antarktis avslørte et tykt lag av svovelsyre i lagene for årene omkring 1450 – et sikkert tegn på at et voldsomt vulkanutbrudd hadde funnet sted.

© Peter Rejcek/NSF

I åtte år lå iskjernene i en fryser før Robert Delmas og forskergruppen hans undersøkte dem i 1992. De franske forskerne lette nettopp etter spor av ukjente vulkanutbrudd og fikk virkelig jackpot.

I et utsnitt av isen fra omkring 68 meters dybde målte forskerne et veldig høyt nivå av klor og sulfater – stoffer som forbindes med vulkanutbrudd. Sammen med tykkelsen på syrelaget – 22 centimeter – indikerte iskjernen at et gigantisk vulkanutbrudd fant sted midt på 1400-tallet.

Et utbrudd som var stort nok til å transportere aske og svovel hele veien til Antarktis.

Mengden av (svovel)syre tyder på at vulkanutbruddets effekt på atmosfæren var betydelig i nesten tre år. Og at begivenheten sannsynligvis berørte hele kloden. Robert J. Delmas, Severine Kirchner, Julie M. Palais og Jean-Robert Petit, 1992

For at syrelaget skulle kunne undersøkes nærmere, ble et utsnitt av isen smeltet på en varmeplate. Smeltevannet ble deretter ledet inn i et analyseapparat sammen med blant annet stoffet metyltymolblått (MTB).

MTB danner et fargestoff når det reagerer med sulfationene i smeltevannet. Vannet strømmer deretter gjennom en såkalt absorpsjonscelle, der en lampe lyser gjennom vannet.

En høy konsentrasjon av sulfat vil absorbere mye lys, mens en lav konsentrasjon vil absorbere lite lys. Jo høyere konsentrasjonen av sulfat-ioner fra iskjernen er, desto mindre lys vil det altså komme ut på den andre siden.

Og lysmengden som trengte gjennom isprøven til Delmas og kollegene, var forsvinnende liten.

Megautbrudd kjøler ned kloden

Det å bruke isprøver for å si noe om atmosfæren i fortiden er ikke noe nytt. På 1950-tallet oppdaget den danske fysikeren og glasiologen Willi Dansgaard at mengden av tunge oksygenisotoper i nedbør henger sammen med temperaturen i skyen.

Vann med tunge isotoper har lettere for å falle ut av regnskyen fordi dette vannet rett og slett veier mer. Jo mer skyen avkjøles på turen over for eksempel Grønland, desto mer vann mister den underveis, og desto mindre tungt vann er det igjen i den snøen som faller.

Forholdet mellom lett og tungt oksygen i isen kan derfor fortelle om temperaturen i skyen da snøen falt på toppen av isen. Dansgaard innså at iskjernene på den måten inneholder en type indre termometer som gir et innblikk i fortidens temperaturer.

Detektivene har løst 3 mysterier

Historiske øyenvitneskildringer, iskjerner og årringer i trær har allerede felt gjerningsmennene bak tre andre ukjente vulkanutbrudd som førte til enorm hungersnød og endret historien.

På Grønlandisen og isen på Antarktis har nedbør blitt arkivert hvert eneste år i tallrike lag i isen som kan leses hele veien ned gjennom iskjernen.

Inspirert av Dansgaards arbeid begynte den danske forskeren Claus Uffe Hammer på begynnelsen av 1970-tallet å interessere seg for sterke sulfatsignaler som også opptrådte i iskjernene.

Disse kjemiske signalene måtte ha vulkansk opprinnelse, mente han.

Hammer og kollegene fra Københavns Universitet var de første i verden som kunne vise at ekstra voldsomme vulkanutbrudd har en nedkjølende effekt for hele kloden.

Under spesielt store utbrudd stiger vulkanens askesky av svoveldioksid og andre gasser helt opp i stratosfæren, i 30–40 kilometers høyde. Her dannes det små dråper av svovelsyre.

Kraftige vulkanutbrudd pumper skyer av aske og svoveldiosid høyt opp i atmosfæren, der det dannes små dråper, aerosoler, av svovelsyre. Dråpene blokkerer solstrålene og får temperaturen på jorden til å falle.

Supervulkan skapar askmoln
© Claus Lunau

1. Askesky mørklegger himmelen

En utbruddssøyle som består av blant annet magmadråper, svovel og vulkanske gasser reiser seg fra vulkanen og blir spredt med vinden. Skyen av aske formørker himmelen og blokkerer sollyset lokalt.

Askmoln från supervulkan sprids med jetströmmar.
© Claus Lunau

2. Svoveldioksid reagerer med vann

Svoveldioksid (SO₂) fra utbruddet stiger opp i stratosfæren i om lag 15–50 kilometers høyde, der det reagerer med vannmolekyler (H₂O) og danner små dråper, aerosoler, av svovelsyre (H₂SO4).

Aerosoler från supervulkan reflekterar solljuset och gör klimatet kallare.
© Claus Lunau

3. Syredråper reflekterer solen

Aerosolene fungerer som bitte små speil som reflekterer sollyset tilbake til verdensrommet. Mye av varmen fra solen blir forhindret i å nå ned til jordoverflaten, og temperaturen faller.

Små dråper, aerosoler, av svovelsyre fungerer som bitte små speil som forhindrer at all varmen fra solen når klodens overflate.

I stratosfæren blir ikke den skadelige svovelsyren utsatt for nedbør som renser den bort. I stedet holder de lysblokkerende dråpene seg svevende i opptil fem år, før de faller ned i troposfæren og til slutt lander på bakken og avleirer seg i isen som sulfat.

Iskalde øyer havnet under mistanke

For å avgjøre hvor vidtrekkende det mystiske utbruddet på 1400-tallet hadde vært, undersøkte Delmas og forskergruppen hans også iskjernene fra Grønland. Her fant de også mer sulfat omkring år 1452. Svovelmengdene var likevel ikke like store som på Antarktis, noe som betydde to ting.

For det første var askeskyen fra det ukjente utbruddet stor nok til å etterlate seg spor på både den sørlige og den nordlige halvkulen. For det andre befant gjerningsmannen seg sannsynligvis på den sørlige halvkule, der avtrykket fra det vulkanske materialet var størst.

«Det er umulig å fastslå beliggenheten til vulkanen nøyaktig», skrev forskerne: «Vi foreslår Deceptionøya eller Sør-Sandwichøyene som mulige kandidater.»

Vulkankrater, Deception island, Antarktis

Vulkandetektivenes mistanke falt i første omgang på Deception Island nord for Antarktis. Men vulkanen var ikke kraftig nok til at et utbrudd ville få globale konsekvenser.

© USGS/NASA

Både Deceptionøya og de i alt elleve øyene som utgjør Sør-Sandwichøyene, er vulkanøyer som ligger forholdsvis nær Antarktis.

Dessuten er flere av øyene såkalte kalderaer – kraterlignende formasjoner som oppstår når en vulkan synker sammen etter et spesielt stort utbrudd. Det mest logiske ville derfor være at den vulkanen som sto bak utbruddet på midten av 1400-tallet, befant seg her.

Men ingen av vulkanene på de øyene var så kraftige at de kunne spy ut nok svovel i atmosfæren til å skape kaos i klimaet for hele verden i årevis.

I stedet vendte vulkandetektivene blikket mot varmere himmelstrøk.

Nettet strammes rundt øy-paradis

1750 kilometer øst for Australia, midt ute i Stillehavet, ligger Vanuatu. Øystaten består av 83 ulike øyer og er et paradis av svaiende palmetrær, vakre korallrev – og et utall vulkaner.

Den mest berømte er Yasur, som befinner seg 300 meter over havet på øya Tanna. Turister fra hele verden valfarter hvert år til vulkanen for å stå ved kraterkanten og stirre ned i den sprutende lavaen.

Et par hundre kilometer lenger sør ligger en annen vulkan som får mye mindre oppmerksomhet, ettersom den ligger begravd dypt under havet. Men for vulkandetektivene er Kuwae, som den tolv kilometer lange og 6 kilometer brede kalderaen heter, voldsomt interessant.

Vulkankrater, Kuwae, Vanuatu

Vulkanen Kuwae hadde på midten av 1400-tallet et så voldsomt utbrudd at den sank i havet og delte seg opp i to nye øyer.

© Tom Pfeiffer / VolcanoDiscovery

Lokale sagn forteller nemlig at Kuwae sank i havet etter et enormt utbrudd som delte den opprinnelige øya, Kuwae, i de to nye øyene Epi og Tongoa.

Senere oversvømte Tsunamier de omkringliggende øyene, og den opprinnelige vulkanøya ble begravd i lava og aske, før krateret kollapset under vekten av massen som ble spydd ut, og sank i havet.

I 1994 undersøkte de tre franske forskerne Michel Monzier, Claude Robin og Jean-Philippe Eissen den undersjøiske vulkanen. De lette etter såkalte pyroklastiske bergarter, som består av avleiret aske, støv og pimpstein fra vulkanutbruddet.

En karbon 14-analyse daterte umiddelbart Kuwae-utbruddet til omkring år 1425. Men da andre forskere i 2006 sammenlignet med de andre sporene etter utbruddet, blant annet iskjernene fra Grønland og Antarktis, ble året for utbruddet satt til nesten tre tiår senere.

Plutselig sto vulkandetektivene med en lovende mistenkt.

Aztekere ble spist av prærieulver

Ut ifra størrelsen på Kuwae-krateret konkluderte forskerne med at utbruddet sendte ut nok magma til å fylle Empire State Building 37 millioner ganger. Gass og aske ble skutt 48 kilometer opp i luften i høyere konsentrasjoner enn da den berømte vulkanen Tambora i Indonesia eksploderte i 1815.

«Kraterets størrelse gjør utbruddet til det 7. største kalderautbruddet de siste 10 000 årene», var konklusjonen i de franske forskernes studie av Kuwae.

Forskernes funn passet godt med en annen studie offentliggjort i 1993 av forskeren Kevin Pang fra Nasas Jet Propulsion Laboratory. I jakten på det nøyaktige årstallet for gigantutbruddet på 1450-tallet undersøkte Kevin Pang årringer i bilderammene rundt britiske portrettmalerier.

I årene 1453–1455 var ringene unormalt smale. Fenomenet kalles «frostringer» og oppstår når temperaturen plutselig faller og trærne i flere år derfor vokser saktere enn vanlig.

Nasa-forskerens datering av utbruddet får støtte av historisk dokumentasjon av et underlig værskifte over hele kloden omtrent på samme tidspunkt.

I Sverige var det uår i 1453 på grunn av streng kulde om sommeren. Samme skjebne rammet aztekerne i Mexico, som ble rammet av hungersnød fra 1452 og to år framover.

Lidelsen er tydelig i en lang rekke illustrasjoner og nedskrevne fortellinger fra perioden 1452–1454. I beretningen «Annales de Chimalpahin» fra 1454 står det blant annet hvordan prærieulver og andre rovdyr fortærte likene av alle aztekerne som hadde bukket under for hungersnøden.

Hungersnød, aztekere, prærieulve

«Annales de Chimalpahin» består av en rekke nedfelte øyenvitneberetninger, blant annet skildringer av prærieulver som spiste av likene.

© Matthew D. Therrell et al.

Også Kina led under de klimaendringene som vulkanutbruddet førte med seg. Ifølge historiske dokumenter fra Ming-dynastiet ble hveten ødelagt av «uavbrutt snø» våren 1453.

Senere samme år, da svovelet lå som et teppe over himmelen og blokkerte for sollyset, falt store mengder snø i seks ulike kinesiske provinser. Det snødde i 40 dager på rad, og «titusenvis frøs i hjel».

Kevin Pang ble så skråsikker at han rett og slett daterte utbruddet til 22. mai 1452.

Spor etter dødssky mangler

Bevisene mot Kuwae hopet seg altså opp, men som den berømte detektiven Sherlock Holmes formulerer det: «Ingenting er mer villedende enn en opplagt sannhet.»

Det viste seg i 2007, da miljøforskeren Karoly Nemeth fra Massey University på New Zealand sammen med to andre forskere besøkte Kuwae og oppdaget at vulkanen ikke passet med profilen til massemorderen. Hvis Kuwae hadde skutt opp materiale i 30–40 kilometers høyde og forårsaket en global katastrofe – slik de andre forskerne påsto –, ville nedfallet ha spredt seg over et enormt område.

En sky av aske og komprimert gass med en temperatur på 700 grader – en såkalt pyroklastisk strøm – ville dessuten ha sklidd nedover siden av vulkanen.

En slik strøm avleirer seg som bergarten ignimbritt, som er funnet omkring vulkanene bak de fleste andre megautbruddene gjennom historien.

Mineral, ignimbrit, vulkanudbrud

Mineralet ignimbritt blir skapt når opp mot glovarme skred av aske, magmadråper og gass velter nedover siden av vulkaner.

© Ardea Picture Library/Ritzau Scanpix

Siden vulkanen ligger under vann, var det umulig å undersøke den direkte, men hvis Kuwae var ansvarlig for megautbruddet på midten av 1400-tallet, burde avleiringene også kunne observeres på øyene rundt.

Karoly Nemeth og kolleger undersøkte øyene Tongoa, Tevala, Laika og Epi, men fant ingen spor etter et utbrudd av den størrelsesordenen i bergartene.

«Det er ingen tvil om at det finnes vulkanske nedfall omkring Kuwae, men ikke så mye man kan vente seg av et så stort utbrudd», konkluderte forskerne.

Vulkandetektivene sto igjen på bar bakke, men heldigvis skulle nye beviser snart dukke opp.

Likene fløt opp på kirkegårdene

I 2019 var en gruppe forskere i det såkalte SPICEcore-prosjektet samlet i Antarktis for å bore nye iskjerner. Analysen av kjernene viste et høyere nivå av sulfat samt mikroskopiske askekorn i laget fra året 1458.

Aske, vulkanudbrud, mikroskop

Askekorn funnet i iskjerner fra Antarktis beviste at flere voldsomme utbrudd hadde funnet sted midt på 1400-tallet.

© Laura H. Hartman et al.

Senere analyser av askekornene avslørte at det «nye» utbruddet heller ikke stammet fra Kuwae. Askepartikene skilte seg nemlig fra de askeavleiringene de franske forskerne hadde funnet like ved kalderaen i 1994.

Funnet fikk en internasjonal forskergruppe til å legge fram en ny teori: Endringene i klimaet på midten av 1400-tallet kunne ikke bare tilskrives ett gigantisk utbrudd i 1452.

I stedet var det sannsynligvis flere utbrudd på den nordlige halvkule omkring 1452 samt et stort utbrudd på den sørlige halvkule omkring år 1458.

Et stort utbrudd på slutten av 1450-tallet kunne også forklare et annet mysterium som lenge hadde plaget forskerne. Mange historiske vitnesbyrd fortalte nemlig om merkverdige værfenomener omkring 1460–1465 over store deler av verden.

I Tyskland regnet det så kraftig at likene fløt opp til overflaten på kirkegårdene. Og i den polske byen Toru ble gatene oversvømt så innbyggerne måtte bruke båt for å komme seg rundt i byen.

Jakten fortsetter i tropene

Ifølge Karoly Nemeth, som fjernet Kuwae som hovedmistenkt i 2007, er den ansvarlige vulkanen sannsynligvis et sted i det sørlige Stillehavet.

Vulkanutbrudd har nemlig størst sjanse til å avsette et globalt avtrykk på klimaet hvis de ligger i tropene. Askeskyer fra tropene kan spre seg til både den nordlige og den sørlige halvkule, noe som øker den avkjølende effekten.

Det er bare vulkaner i tropene som kan få omfattende konsekvenser for hele jorden. På hver side av ekvator finnes en smal sone der luftstrømmer blir trukket høyt opp i atmosfæren, slik at aske og svovel blir fordelt på både den nordlige og den sørlige halvkule.

Vulkanudbrud, effekt nordlig halvkugle
© Shutterstock

Den nordlige halvkule påvirkes

Utslippene fra en vulkan mellom 15 og 30 grader nord blir først og fremst trukket nordover. Aske og svovel påvirker den nordlige halvkulen, men har ikke så mye å si for den sørlige.

Vulkanudbrud, sydlig halvkugle
© Shutterstock

Den sørlige halvkule påvirkes

Utslippene fra en vulkan mellom 15 og 30 grader sør blir først og fremst trukket sørover. Aske og svovel vil påvirke den sørlige halvkulen og la den nordlige halvkule være i fred.

Vulkanudbrud, effekt hele kloden
© Shutterstock

Hele kloden påvirkes

Et kraftig utbrudd nær ekvator, derimot, vil spre svovelpartikler over hele verden, som i eksempelet med Tambora i 1815. Det skyldes at kraftige luftstrømmer suger partiklene høyt opp i atmosfæren.

Evnen til å spre svovel over hele kloden overbeviste Karoly Nemeth om at den hovedmistenkte måtte befinne seg i den lange kjeden av aktive vulkanøyer som skjærer seg gjennom Stillehavet i utkanten av Indonesia, Melanesia, Polynesia og Mikronesia.

Men akkurat da vulkandetektivene var blitt sikre i sin sak, dukket det opp en ny mistenkt i Sør-Amerika. Geologiske studier tyder nemlig på at vulkanen Reclus i Chile hadde et voldsomt utbrudd for om lag 500 år siden.

Derfor fortsetter jakten. Forskerne gir seg ikke før de kan felle en endelig dom i saken som gjelder en av de største naturkatastrofene kloden har opplevd.