Vulkan brottsling

En massmördare på spåret

Lik flöt upp på översvämmade kyrkogårdar, snö föll på sommaren och hungersnöd bredde ut sig från Sverige till aztekernas rike. I mitten av 1400-talet utspelades en global katastrof. Men vad var det som orsakade den? I över 30 år har forskarna försökt lösa gåtan. Nu stramas nätet åt runt en misstänkt.

Lik flöt upp på översvämmade kyrkogårdar, snö föll på sommaren och hungersnöd bredde ut sig från Sverige till aztekernas rike. I mitten av 1400-talet utspelades en global katastrof. Men vad var det som orsakade den? I över 30 år har forskarna försökt lösa gåtan. Nu stramas nätet åt runt en misstänkt.

Shutterstock

Triumferande lutar sig den franske geologen Robert Delmas år 1992 tillbaka i sin laboratoriestol. I en 550 år gammal iskärna har han hittat det han letade efter – och mer därtill.

Täta lager av svavelsyra i kärnan visar varför världen på 1400-talet drabbades av naturkatastrofer och märkliga väderfenomen. Ett förödande vulkanutbrott svepte in planeten i ett enormt moln av aska och svavel.

Utbrottet var en av historiens mest förödande katastrofer. Energiurladdningen motsvarade två miljoner atombomber och explosionen var så kraftig att den hördes 200 mil bort.

Aska föll ner från himlen, tsunamier vällde mot kusterna och solen förmörkades i flera år. Hungersnöd rådde och tiotusentals människor led svältdöden.

För 1400-talets befolkning måste förödelsen ha framstått som ett gudomligt straff, men för Robert Delmas och de övriga geologerna är det nu uppenbart att det var en vulkan som låg bakom.

Frågan är bara vilken?

Jakten på svaret visade sig bli ett oerhört krävande detektivarbete. Under de kommande tre årtiondena förde utredningen forskare runt hela planeten, från vulkanöar på ett istäckt Antarktis till kratrar under sjöar i tropikerna och från analyser av gamla porträttramar till berättelser om polska stadsbor som tvingades paddla genom översvämmade gator och svenska somrar som försvann.

Nu har nya spår dykt upp i den mångåriga utredningen. Kanske gick gärningsmannen under jorden.

Iskärnor avslöjar brottet

Historien om den försvunna vulkanen börjar på Antarktis på sommaren 1984. Där borrade en forskargrupp upp iskärnor som fick den gemensamma beteckningen PS1. De innehöll spår av klimatförändringar under de föregående tusen åren.

Atmosfärens tidigare sammansättning kunde avläsas av innehållet av växthusgaser som fryst fast i isen i form av luftbubblor. Dessutom avslöjade isen tecken på vulkanisk aktivitet i form av askpartiklar och svavelföreningen sulfat.

Iskärna iskärneborrning Antarktis

Iskärneborrningar från Antarktis avslöjade ett tjockt lager av svavelsyra i årslagren kring år 1450, ett säkert tecken på att ett våldsamt vulkanutbrott inträffat.

© Peter Rejcek/NSF

I åtta år låg iskärnorna nedfrysta innan Robert Delmas och hans forskargrupp började studera dem år 1992. De franska forskarna letade efter spår av okända forntida vulkanutbrott – och de träffade mitt i prick.

I en del av isen från cirka 68 meters djup uppmätte forskarna en mycket hög nivå av klor och sulfat, två kemiska föreningar som är förknippade med vulkanutbrott. I kombination med lagrets tjocklek, 22 centimeter, visade iskärnan att ett gigantiskt vulkanutbrott ägde rum i mitten av 1400-talet.

Det rörde sig om ett utbrott som var stort nog att skicka aska och svavel ända till Antarktis.

Mängden svavelsyra tyder på att vulkanutbrottet hade en betydande inverkan på atmosfären i omkring tre år och att händelsen troligen påverkade hela planeten. Robert J. Delmas, Severine Kirchner, Julie M. Palais och Jean-Robert Petit, 1992

För att syralagret skulle kunna undersökas närmare smältes en del av isen på en värmeplatta. Smältvattnet leddes sedan in i en apparat som bland annat analyserade ämnet methylthymol blue (MTB).

MTB bildar ett färgämne när det ingår förening med sulfatjoner i smältvattnet. Vattnet rinner därefter genom en så kallad absorptionscell, i vilken en lampa genomlyser vattnet.

En hög koncentration av sulfat absorberar mycket ljus, medan en låg koncentration absorberar mindre ljus. Ju högre koncentrationen av sulfatjoner i iskärnan är, desto mindre ljus kommer alltså ut på andra sidan.

Mängden ljus som trängde igenom Delmas och hans kollegors prov från den antarktiska iskärnan var försvinnande liten.

Megautbrott kyler planeten

Vetenskapen som gör det möjligt att använda kemiska bevismaterial för att avslöja forntida vulkanutbrott började med den danske fysikern och glaciologen Willi Dansgaard. På 1950-talet upptäckte han att mängden tunga syreisotoper i nederbörd påverkas av temperaturen i molnet.

Tunga isotoper faller lättare ur regnmoln än vanligt vatten, eftersom vattenmolekylerna väger mer. Ju mer molnet kyls på vägen över exempelvis Grönland, desto mer vatten förlorar det och desto mindre mängder tungt vatten finns det kvar i snön som faller.

Förhållandet mellan lätt och tungt syre i isen kan därför avslöja molnets temperatur när snön föll på istäcket. Dansgaard insåg att iskärnorna på så vis innehåller en sorts inre termometer som ger en inblick i forntida temperaturvariationer.

Detektiverna har löst tre mysterier

Historiska ögonvittnesskildringar, iskärneborrningar och spår i årsringar har redan avslöjat gärningsmännen bakom tre andra okända vulkanutbrott som orsakade massiv hungersnöd och förändrade historiens lopp.

På Grönlands inlandsis och Antarktis istäcke har nederbörd årligen arkiverats i separata lager i isen, som kan avläsas hela vägen ner genom iskärnan.

Inspirerad av Dansgaards arbete började den danske forskaren Claus Uffe Hammer i början av 1970-talet intressera sig för de starka sulfatsignaler som även hittades i iskärnorna.

Dessa kemiska signaler måste ha ett vulkaniskt ursprung, menade han.

Som de första i världen visade Hammer och hans kollegor vid Köpenhamns universitet med hjälp av vetenskaplig dokumentation att extra kraftiga vulkanutbrott har en nedkylande effekt på global nivå.

Under särskilt stora utbrott stiger vulkanens askmoln av svaveldioxid och gaser ända upp i stratosfären på 30 000–40 000 meters höjd. På den höjden omvandlas svaveldioxiden till droppar av svavelsyra.

Kraftiga vulkanutbrott pumpar moln av aska och svavelsyra högt upp i atmosfären, där svavlet omvandlas till droppar, så kallade aerosoler. Dropparna hindrar solens strålar och får temperaturen på jorden att sjunka.

Supervulkan skapar askmoln
© Claus Lunau

1. Askmoln förmörkar himlen

En pelare av bland annat magmadroppar, svavel och vulkaniska gaser tornar upp sig ur vulkanen och sprids med vinden. Askmolnet förmörkar himlen och blockerar solljuset lokalt.

Askmoln från supervulkan sprids med jetströmmar.
© Claus Lunau

2. Svavel reagerar med vatten

Svavlet (SO₂) från utbrottet stiger upp i stratosfären på cirka 15 000–50 000 meters höjd, där det reagerar med vattenmolekyler (H₂O) och bildar små droppar av svavelsyra (H₂SO4), så kallade aerosoler.

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

3. Syredroppar reflekterar solen

Aerosolerna fungerar som pyttesmå speglar som reflekterar solljuset tillbaka ut i världsrymden. Delar av solens värme hindras på så vis från att nå jordytan, vilket får temperaturen att sjunka.

Svaveldropparna, så kallade aerosoler, fungerar som pyttesmå ljusspridande speglar, som hindrar solens fulla värme från att nå planetens yta.

Uppe i stratosfären utsätts de skadliga svavelpartiklarna inte för någon nederbörd, som skulle kunna rensa bort dem. I stället håller det ljusblockerande vulkanmaterialet sig svävande i upp till fem år innan det slutligen faller ner i troposfären och så småningom landar på jorden och avlagras i isen i form av sulfat.

Iskalla öar misstänktes

För att avgöra hur omfattande det mystiska utbrottet på 1400-talet var studerade Delmas och hans forskargrupp även grönländska iskärnor. Även där fann de förhöjda halter av sulfat från omkring år 1452. Svavelmängderna var dock inte alls lika stora som på Antarktis, vilket innebar två saker.

För det första var askmolnet från det okända utbrottet tillräckligt stort för att ha lämnat spår på både södra och norra halvklotet. För det andra stod gärningsmannen bakom utbrottet troligen att finna på södra halvklotet, där avtrycket från det vulkaniska materialet var som störst.

”Det är omöjligt att fastslå vulkanens exakta position”, skrev forskarna. ”Vi föreslår Deception eller Sydsandwichöarna som tänkbara kandidater.”

Vulkankrater, Deception, Antarktis

Till en början misstänkte vulkandetektiverna ön Deception, som ligger norr om Antarktis. Vulkanen där var dock inte tillräckligt potent för att ett utbrott skulle ha kunnat få globala konsekvenser.

© USGS/NASA

Både Deception och de elva öarna som tillsammans utgör Sydsandwichöarna är vulkanöar som ligger relativt nära Antarktis.

Dessutom är flera av öarna så kallade calderor, kraterliknande formationer som bildas när en vulkan sjunker ihop efter ett särskilt stort utbrott. Det var därför mest logiskt att vulkanen som låg bakom utbrottet i mitten av 1400-talet skulle finnas där.

Ingen av öarna har dock vulkaner som är tillräckligt potenta för att kunna spy ur sig så mycket svavel i atmosfären att det orsakar globalt klimatkaos i flera år.

I stället riktade vulkandetektiverna blicken mot varmare breddgrader.

Nätet stramas åt runt paradisö

Vanuatu ligger 175 mil öster om Australien, mitt ute i Stilla havet. Denna önation, som består av 83 öar, är ett oförstört paradis av svajande palmer, vackra korallrev – och massor av vulkaner.

Den mest berömda vulkanen är Yasur, som ligger 300 meter ovanför havsytan på ön Tanna. Turister från hela världen vallfärdar till vulkanen för att stå vid kraterns kant och titta ner på lavan som väller fram.

Några tiotal mil längre söderut ligger en annan vulkan, som inte får lika mycket uppmärksamhet, eftersom den ligger långt ner i havet. För vulkandetektiverna är dock Kuwae, som den tolv kilometer långa och sex kilometer breda calderan heter, högintressant.

Vulkankrater, Kuwae, Vanuatu

I mitten av 1400-talet hade vulkanen Kuwae ett så våldsamt utbrott att den sjönk ner i havet och bildade två nya öar.

© Tom Pfeiffer / VolcanoDiscovery

Lokala historier från området berättar att Kuwae sjönk i havet efter ett massivt utbrott som delade upp den ursprungliga ön Kuwae i de två nya öarna Epi och Tongoa.

Tsunamier översvämmade de kringliggande öarna och den ursprungliga vulkanön begravdes i lava och aska innan kratern kollapsade under vikten av det utslungade materialet och sjönk ner i havet.

År 1994 studerade de tre franska forskarna Michel Monzier, Claude Robin och Jean-Philippe Eissen vulkanen under havet och letade efter så kallade pyroklastiska bergarter, som består av avlagringar av aska, damm och pimpsten, som vid utbrott slungas ut ur vulkankratern.

Enligt en kol-fjorton-datering inträffade Kuwaes utbrott omkring år 1425, men när andra forskare år 2006 jämförde de övriga bevisen på utbrottet, bland annat iskärnorna från Grönland och Antarktis, angavs året för utbrottet nästan tre årtionden senare.

Plötsligt hade vulkandetektiverna en lovande misstänkt.

Azteker åts upp av prärievargar

Storleken på Kuwaes krater fick forskarna att dra slutsatsen att utbrottet slungade ut så mycket magma att den hade kunnat fylla Empire State Building i New York 37 miljoner gånger. Gas, aska och svavelsyra kastades 48 000 meter upp i luften i högre koncentrationer än när den berömda vulkanen Tambora i Indonesien exploderade år 1815.

”Kraterns storlek gör utbrottet till det sjunde största calderautbrottet under de senaste tiotusen åren”, löd slutsatsen i de franska forskarnas studie av Kuwae.

Forskarnas fynd stämde väl överens med en annan studie, som publicerades år 1993 av forskaren Kevin Pang på Nasas Jet Propulsion Laboratory i USA. I sin jakt på det exakta årtalet för det gigantiska utbrottet på 1450-talet studerade Kevin Pang årsringar i ramar till brittiska porträttmålningar.

Under åren 1453–55 var årsringarna onormalt smala. Detta fenomen, som kallas frostringar, uppstår när temperaturen plötsligt sjunker och träden under ett antal år därför växer mindre än normalt.

Nasaforskarens datering av utbrottet backades upp av historisk dokumentation av ett märkligt väderomslag runtom i världen kring samma tidpunkt.

I Sverige gav rekordlåga sommartemperaturer år 1453 missväxt. Samma öde drabbade aztekerna i Mexiko, som led massiv hungersnöd från år 1452 och två år framåt.

Armodet framgår av en lång rad illustrationer och nedtecknade berättelser från åren 1452–54. I berättelsen Annales de Chimalpahin från år 1454 står det bland annat att prärievargar och andra rovdjur åt upp lik av de många azteker som dog under hungersnöden.

Hungersnöd, azteker, prärievargar

Annales de Chimalpahin utgörs av ett antal nedtecknade ögonvittnesskildringar, bland annat av prärievargar som frossade på lik.

© Matthew D. Therrell et al.

Även Kina drabbades hårt av de klimatförändringar som vulkanutbrottet förde med sig. Enligt historiska dokument från Mingdynastin förstördes vetesorterna av ”oavbrutet snöande” på våren 1453.

Senare samma år, då svavlet täckte himlen och stängde ute solljuset, föll enorma mängder snö i sex kinesiska provinser. Det snöade i 40 dagar i rad och ”tiotusentals frös ihjäl”.

Kevin Pang blev så säker på sin forskning att han daterade utbrottet så exakt som den 22 maj 1452.

Spår efter dödsmoln saknas

Bevisen mot Kuwae hopade sig alltså, men med den berömde detektiven Sherlock Holmes ord finns det ”inget mer vilseledande än en uppenbar sanning”.

Det visade sig år 2007, då miljöforskaren Karoly Nemeth vid Massey University i Nya Zeeland tillsammans med två andra forskare besökte Kuwae och fann att vulkanen inte matchade massmördarens profil. Om Kuwae hade slungat upp material till 30 000–40 000 meters höjd och orsakat en global katastrof, som de andra forskarna påstod, borde nedfallet ha spridit sig över ett enormt stort område.

Dessutom skulle ett 700 grader varmt moln av aska och komprimerad gas, ett så kallat pyroklastiskt moln, ha vällt nedför vulkanens sida med omfattande förödelse till följd.

Molnet avsätts som en särskild bergart, ignimbrit, som förekommer runt de vulkaner som ligger bakom de flesta andra megautbrott i historien.

Mineral, ignimbrit, vulkanutbrott

Mineralet ignimbrit bildas när uppemot 700 grader varma laviner av aska, magmadroppar och gas väller nedför vulkanens sidor.

© Ardea Picture Library/Ritzau Scanpix

Eftersom vulkanen ligger under vatten går det inte att studera den direkt, men om Kuwae hade legat bakom megautbrottet i mitten av 1400-talet borde avlagringar av det här slaget även kunna observeras på kringliggande öar.

Karoly Nemeth och hans kollegor studerade öarna Tongoa, Tevala, Laika och Epi utan att finna några tecken på ett så stort utbrott i avlagringarna på klipporna.

”Det råder inga tvivel om att det finns vulkaniskt nedfall kring Kuwae, men inte i den omfattning som man bör finna efter ett så massivt utbrott”, löd forskarnas slutsats.

Vulkandetektiverna stod återigen på ruta ett, men som tur var skulle nya bevis snart dyka upp.

Lik flöt upp på kyrkogårdarna

År 2019 samlades en forskargrupp i det så kallade SPICEcore-projektet på Antarktis för att borra nya iskärnor. Dateringar av kärnorna visade på förhöjda nivåer av sulfat samt mikroskopiska askpartiklar i 1458 års avlagringar.

Aska, vulkanutbrott, mikroskop

Askpartiklar som hittades i iskärnor från Antarktis visade att flera våldsamma utbrott inträffade i mitten av 1400-talet.

© Laura H. Hartman et al.

Senare analyser av askpartiklarna visade att inte heller det ”nya” utbrottet kom från Kuwae. Askpartiklarna skilde sig nämligen från avlagringarna som de franska forskarna hittade nära calderan år 1994.

Fyndet fick en internationell forskargrupp att lägga fram en ny teori: Klimatförändringarna i mitten av 1400-talet kan inte bara tillskrivas ett enda gigantiskt utbrott år 1452.

I stället var de troligen konsekvensen av flera utbrott på norra halvklotet omkring år 1452 samt ett stort utbrott på södra halvklotet omkring år 1458.

Ett massivt utbrott i slutet av 1450-talet kunde även förklara ett annat mysterium, som länge förbryllat forskarna. Åtskilliga historiska vittnesbörd från stora delar av världen berättade nämligen om märkliga väderfenomen kring åren 1460–65.

I Tyskland regnade det så kraftigt att lik på kyrkogårdar flöt upp till ytan. I staden Toruń, som numera tillhör Polen, översvämmades gatorna i sådan grad att invånarna tog sig fram i båtar.

Jakten fortsätter i tropikerna

Enligt Karoly Nemeth, som avskrev Kuwae som huvudmisstänkt år 2007, står den ansvariga vulkanen troligen att finna någonstans i tropikerna nära södra Stilla havet.

Det är nämligen störst sannolikhet att ett vulkanutbrott gör ett globalt avtryck på klimatet om det inträffar i tropikerna. Där sprids askmolnet till både norra och södra halvklotet, vilket ökar den klimatkylande effekten.

Endast vulkaner i tropikerna har potential att få omfattande konsekvenser för hela planeten. På vardera sidan av ekvatorn finns en smal zon där luftströmmar dras högt upp i atmosfären, så att aska och svavel fördelas över både norra och södra halvklotet.

Vulkanutbrott, inverkan på norra halvklotet
© Shutterstock

Norra halvklotet påverkas

Om en vulkan i zonen 15–30 grader nord får ett utbrott förs luften huvudsakligen norrut. Aska och svavel påverkar då främst norra halvklotet, medan inverkan på södra halvklotet blir relativt begränsad.

Vulkanutbrott, södra halvklotet
© Shutterstock

Södra halvklotet påverkas

Om en vulkan i zonen 15–30 grader syd får ett utbrott förs luften huvudsakligen söderut. Aska och svavel påverkar då främst södra halvklotet, medan inverkan på norra halvklotet blir relativt begränsad.

Vulkanutbrott, effekt hela planeten
© Shutterstock

Hela planeten påverkas

Vid ett kraftigt vulkanutbrott i zonen 0–15 grader norr eller söder får svavelpartiklarna global spridning, vilket till exempel hände när Tambora hade sitt utbrott år 1815. Det beror på att kraftiga atmosfäriska luftceller suger partiklarna högt upp i atmosfären.

Förmågan att sprida svavel över hela planeten har övertygat Karoly Nemeth om att den huvudmisstänkte står att finna i den långa kedja av aktiva vulkanöar, de så kallade öbågarna, som skär genom Stilla havet i utkanten av Indonesien, Melanesien, Polynesien och Mikronesien.

Just när vulkandetektiverna trodde att de var klara med sin utredning dök emellertid en ny misstänkt upp i Sydamerika. Geologiska studier tyder nämligen på att vulkanen Reclus i Chile hade ett kraftigt utbrott för omkring 500 år sedan.

Därmed fortsätter jakten på en vetenskaplig rykande pistol som kan fälla slutgiltig dom över en av de största naturkatastrofer som planeten någonsin upplevt.