Teori bencana Toba
Letusan super ("supereruption") Toba adalah letusan gunung berapi super yang terjadi antara 69000 dan 77000 tahun yang lalu di kawasan Danau Toba, Sumatera Utara, Indonesia. Letusan ini diakui sebagai salah satu letusan gunung terdahsyat di Bumi. Hipotesis bencana Toba berpendapat bahwa peristiwa alam ini mengakibatkan musim dingin vulkanik di seluruh dunia selama 6-10 tahun dan masa pendinginan selama 1000 tahun.
Peristiwa Toba merupakan letusan super yang paling sering diteliti. pada tahun 1993, jurnalis sains Ann Gibbons memaparkan adanya hubungan antara letusan Toba dan penyusutan populasi manusia. Michael R. Rampino dari New York University dan Stephen Self dari University of Hawaii at Manoa mendukung ide tersebut. Tahun 1998, teori penyusutan dikembangkan lebih jauh oleh Stanley H. Ambrose dari University of Illinois at Urbana-Champaign.
Letusan Toba atau "peristiwa Toba" terjadi di daerah yang saat ini merupakan Danau Toba sekitar Sebelum Masa Kini ("Before Present"; BP). Letusan ini merupakan yang terakhir dan terbesar dari empat letusan Toba selama kala Kuarter. Letusan ini dikenal juga dengan sebutan "Youngest Toba Tuff" atau "YTT". Letusan ini memiliki Indeks Letusan Vulkanik sebesar 8 ("apokaliptik") atau magnitudo
M8; efek letusan terhadap kompleks kaldera seluas 100X30 km sangat besar. Perkiraan ekuivalen batuan padat (DRE) terhadap volume eruptif letusan ini berkisar antara dan- perkiraan DRE yang paling lazim adalah (sekitar) berwujud magma letusan dan di antaranya mengendap dalam bentuk debu vulkanik. Massa letusannya 100 kali lebih besar daripada letusan gunung terbesar
dalam sejarah modern, letusan Gunung Tambora di Indonesia tahun 1815 yang mengakibatkan "Tahun Tanpa Musim Panas" 1816 di belahan utara Bumi.
Letusan Toba terjadi di Indonesia dan menghasilkan lapisan endapan debu setebal kira-kira 15 sentimeter di seluruh Asia Selatan. Debu vulkanik juga mengendap di Samudra Hindia, Laut Arab, dan Laut Cina Selatan. Inti laut dalam yang diambil dari Laut Cina Selatan telah membuktikan besarnya jangkauan letusan, sehingga perhitungan massa letusan sebesar dianggap sebagai jumlah minimum atau bahkan terlalu kecil.
Letusan Toba tampaknya terjadi bersamaan dengan munculnya periode glasial terakhir. Michael L. Rampino dan Stephen Self berpendapat bahwa letusan tersebut mengakibatkan "pendinginan singkat yang dramatis atau 'musim dingin vulkanik'" yang menurunkan suhu permukaan rata-rata dunia sebesar 3-5 °C dan mempercepat transisi dari suhu panas ke dingin dalam siklus glasial terakhir. Bukti dari
inti es Greenland menunjukkan adanya periode minim ""O selama 1000 tahun dan peningkatan endapan debu setelah letusan Toba. Letusan ini bisa jadi menghasilkan periode suhu dingin selama 1000 tahun tersebut (stadial); dua abad di antaranya disebabkan oleh bertahannya muatan stratosfer Toba. Rampino dan Self yakin bahwa pendinginan global sudah berlangsung saat letusan terjadi, namun
prosesnya lambat; YTT "mungkin memberi 'tendangan' kuat sehingga sistem iklim beralih dari suhu panas ke dingin". Walaupun Clive Oppenheimer menolak hipotesis bahwa letusan ini menyebabkan periode glasial terakhir, ia setuju bahwa letusan Toba menyebabkan iklim dingin selama satu milenium sebelum peristiwa Dansgaard-Oeschger abad ke-19.
Menurut Alan Robock, yang pernah menerbitkan sejumlah makalah tentang musim dingin nuklir, letusan Toba tidak mendahului periode glasial terakhir. Namun dengan asumsi adanya emisi sulfur dioksida sebesar enam miliar ton, simulasi komputernya menunjukkan bahwa pendinginan global maksimum sebesar 15 °C terjadi selama tiga tahun setelah letusan, dan pendinginan tersebut bertahan
selama beberapa dasawarsa dan bersifat mematikan. Karena tingkat selang adiabatik jenuh untuk suhu di atas titik beku adalah 4.9 °C/1000 m, garis pohon dan garis salju pada waktu itu lebih rendah 3000 m (9900 ft). Iklim kembali pulih setelah beberapa dasawarsa, dan Robock tidak menemukan bukti bahwa periode dingin 1000 tahun yang tercatat di inti es
Greenland diakibatkan oleh letusan Toba. Berbeda dengan Robock, Oppenheimer percaya bahwa perkiraan penurunan suhu permukaan sebesar 3-5 °C mungkin terlalu tinggi. Ia berpendapat bahwa suhu turun sebesar 1 °C saja. Robock mengkritik Oppenheimer karena analisisnya didasarkan pada hubungan "T-forcing" yang sederhana.
Meski ada berbagai macam perkiraan, para ilmuwan sepakat bahwa letusan super sebesar letusan Toba pasti menghasilkan lapisan debu yang sangat luas dan pelepasan gas beracun dalam jumlah besar ke atmosfer, sehingga memengaruhi iklim dan cuaca di seluruh dunia. Selain itu, data inti es Greenland memperlihatkan perubahan iklim yang mendadak pada masa letusan Toba, tetapi tidak
ada konsensus bahwa letusan ini secara langsung menciptakan periode dingin 1000 tahun yang tercatat di Greenland atau periode glasial terakhir.
Para arkeolog yang menemukan lapisan debu vulkanik kaca mikroskopik di sedimen Danau Malawi pada tahun 2013, dan menghubungkan debu tersebut dengan letusan super Toba 75000 tahun yang lalu, melihat tidak adanya perubahan jenis fosil yang dekat dengan lapisan debu yang terbentuk pasca musim dingin vulkanik. Bukti ini membuat arkeolog menyimpulkan bahwa letusan gunung berapi terbesar sepanjang sejarah umat manusia tidak mengubah iklim Afrika Timur.
Letusan Toba telah dikaitkan dengan penyusutan genetik evolusi manusia sekitar 50000 tahun yang lalu yang terjadi akibat berkurangnya jumlah manusia karena efek letusan terhadap iklim global.
Menurut teori penyusutan genetik, antara 50000 dan 100000 tahun yang lalu, populasi manusia berkurang tajam menjadi 3000-10000 orang. Teori ini didukung oleh bukti genetik yang menunjukkan bahwa umat manusia masa kini adalah keturunan dari sedikit sekali manusia, antara 1000 sampai 10000 pasangan, sekitar 70000 tahun yang lalu.
Pendukung teori penyusutan genetik berpendapat bahwa letusan Toba mengakibatkan bencana ekologi global, termasuk kehancuran tanaman diiringi kekeringan parah di sabuk hutan hujan tropis dan kawasan monsun. Contohnya, musim dingin vulkanik selama 10 tahun yang diakibatkan letusan telah melenyapkan sebagian besar sumber makanan manusia dan menyebabkan berkurangnya populasi
manusia. Perubahan lingkungan seperti ini bisa jadi menghasilkan penyusutan populasi beberapa spesies, termasuk hominid; penyusutan ini mempercepat diferensiasi dari populasi manusia yang sedikit. Karena itu, perbedaan genetik di kalangan manusia modern merupakan cerminan perubahan yang terjadi pada 70000 tahun terakhir, bukan diferensiasi bertahap selama jutaan tahun.
Penelitian lain memunculkan keraguan terhadap teori penyusutan genetik. Misalnya, peralatan batu kuno di India selatan ditemukan di atas dan di bawah lapisan debu tebal dari letusan Toba dan bentuknya serupa, artinya awan debu dari letusan tersebut tidak memusnahkan populasi di daerah ini. Bukti arkeologi lain dari India selatan dan utara juga menunjukkan sedikitnya bukti dampak
letusan terhadap penduduk setempat, sehingga para peneliti berkesimpulan bahwa "banyak makhluk hidup yang selamat dari letusan super ini, bertentangan dengan penelitian lain yang menunjukkan kepunahan hewan dan penyusutan genetik dalam jumlah besar". Akan tetapi, bukti dari analisis serbuk sari memperlihatkan adanya deforestasi panjang di Asia Selatan. Sejumlah peneliti
berpendapat bahwa letusan Toba mungkin memaksa manusia menggunakan strategi adaptasi yang baru, sehingga mereka dapat menggantikan manusia Neanderthal dan "spesies manusia kuno lainnya". Pendapat tersebut tidak sejalan dengan bukti keberadaan Neanderthal di Eropa dan "Homo floresiensis" di Asia Tenggara yang masing-masing selamat dari letusan ini selama 50000 dan 60000 tahun.