ทะเลสาบโตบา

ทะเลสาบโตบา (อินโดนีเซีย: Danau Toba; แม่แบบ:Lang-bbc) เป็นทะเลสาบธรรมชาติขนาดใหญ่ในจังหวัดสุมาตราเหนือ ประเทศอินโดนีเซีย ซึ่งมีแอ่งยุบปากปล่องของภูเขาไฟใหญ่ ทะเลสาบอยู่ทางตอนเหนือของเกาะสุมาตรา มีพื้นผิวสูงประมาณ 900 เมตร (2,953 ฟุต) ทะเลสาบมีความกว้างจาก 2.88°N 98.52°E ถึง 2.35°N 99.1°E ซึ่งมีความยาวประมาณ 100 กิโลเมตร (62 ไมล์) กว้าง 30 กิโลเมตร (19 ไมล์) และลึกถึง 505 เมตร (1,657 ฟุต) ทำให้เป็นทะเลสาบที่ใหญ่ที่สุดของประเทศอินโดนีเซียและเป็นทะเลสาบภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดในโลก แอ่งยุบปากปล่องทะเลสาบโตบาเป็นหนึ่งใน 20 อุทยานธรณีในประเทศอินโดนีเซีย ซึ่งถูกบรรจุเป็นอุทยานธรณีโลกของยูเนสโกในเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 2020 ทะเลสาบโตบาเป็นสถานที่ที่มีการปะทุของภูเขาไฟใหญ่ระดับประมาณ VEI 8 ที่เกิดขึ้นเมื่อ 69,000 ถึง 77,000 ปีก่อน ทำให้เกิดเหตุการณ์เปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ความก้าวหน้าล่าสุดในการค้นหาวันที่มีการปะทุแนะนำว่าเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อ 74,000 ปีก่อน นี่เป็นการปะทุครั้งใหญ่ที่สุดเท่าที่รู้มาในช่วง 25 ล้านปีก่อน รายงานจากทฤษฎีมหันตภัยโตบา การปะทุครั้งนั้นส่งผลกระทบประชากรมนุษย์ทั่วโลก โดยทำให้ประชากรมนุษย์ส่วนใหญ่ในขณะนั้นเสียชีวิต และเชื่อว่าก่อให้เกิดคอคอดประชากรในแอฟริกาตะวันออกส่วนกลางและอินเดีย ซึ่งส่งผลต่อการสืบทอดทางพันธุกรรมของมนุษย์ทุกคนในปัจจุบัน การค้นคว้าล่าสุดเริ่มตั้งข้อสงสัยในทฤษฎีนี้ และไม่พบหลักฐานการเปลี่ยนแปลงของประชากรจำนวนมาก กระนั้นก็เป็นที่ยอมรับกันว่าการปะทุของโตบาได้ทำให้เกิดฤดูหนาวภูเขาไฟ โดยอุณหภูมิทั่วโลกลดลงระหว่าง 3 ถึง 5 องศาเซลเซียส แต่ในละติจูดที่สูงนั้นลดลงถึง 15 องศาเซลเซียส การศึกษาเพิ่มเติมในทะเลสาบมาลาวีที่แอฟริกาตะวันออกแสดงให้เห็นถึงขี้เถ้าจากการปะทุของโตบา ถึงแม้ว่าจะอยู่ห่างกันมาก แต่มีข้อบ่งชี้ต่อสภาพภูมิอากาศในแอฟริกาตะวันออกน้อย หน่วยแอ่งยุบปากปล่องซับซ้อนแห่งโตบาในสุมาตราตอนเหนือ ประกอบด้วยปล่องภูเขาไฟสี่ปล่องที่ซ้อนทับกันและอยู่ติดกับแนวภูเขาไฟสุมาตรา แอ่งยุบปากปล่องแห่งที่สี่ที่มีอายุน้อยที่สุดเป็นแอ่งยุบในยุคควอเทอร์นารีที่ใหญ่ที่สุดในโลก และตัดกับแอ่งยุบอีกสามแห่งที่มีอายุมากกว่า เมื่อครั้งเกิดการปะทุของภูเขาไฟครั้งใหญ่ที่สุดครั้งหนึ่งในประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยา แอ่งยุบนี้ได้พ่นตะกอนออกมาประมาณ 2,800 ลูกบาศก์กิโลเมตร ตะกอนเหล่านี้รู้จักในชื่อว่าหินเถ้าที่อายุน้อยที่สุดของโตบา หลังการปะทุครั้งนั้น โดมก่อตัวขึ้นภายในแอ่งยุบใหม่จากการรวมกันของโดมสองส่วนที่ถูกแบ่งครึ่งโดยกราเบน (graben) แนวยาว ในทะเลสาบมีกรวยภูเขาไฟสี่ลูก กรวยภูเขาไฟสลับชั้นสามลูก และปล่องภูเขาไฟสามปล่องที่มองเห็นได้ กรวยตันดุกเบอนูวาบนขอบของแอ่งยุบด้านตะวันตกเฉียงเหนือมีพืชพรรณขึ้นอยู่ค่อนข้างน้อย บ่งบอกมีอายุน้อยเพียงหลายร้อยปี ขณะที่ภูเขาไฟปูซูบูกิตบนขอบด้านทิศใต้ยังคงมีพลังแบบพุแก๊ส การปะทุโตบา เกิดขึ้นที่ตำแหน่งที่เป็นทะเลสาบโตบาในปัจจุบันเมื่อประมาณ 67,500-75,500 ปีก่อน เป็นการปะทุครั้งหลังสุดของอนุกรมการปะทุของภูเขาไฟที่ก่อให้เกิดแอ่งยุบปากปล่องอย่างน้อยสามแห่ง โดยมีกลุ่มแอ่งยุบที่มีอายุประมาณ 700,000-840,000 ปีเกิดขึ้นก่อนแล้ว การปะทุครั้งสุดท้ายถูกจัดอยู่ที่ระดับ 8 ของดัชนีการระเบิดของภูเขาไฟ จึงอาจเป็นการปะทุของภูเขาไฟครั้งใหญ่ที่สุดในระยะเวลา 25 ล้านปีที่ผ่านมา บิล โรส และเครก เชสเนอร์ จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมิชิแกน ได้อนุมานว่า สสารที่ปะทุออกมามีปริมาตรทั้งหมดประมาณ 2,800 ลูกบาศก์กิโลเมตร โดยเป็นหินอิกนิมไบรต์ที่หลากไปตามพื้นดินประมาณ 2,000 ลูกบาศก์กิโลเมตร และเป็นเถ้าธุลีประมาณ 800 กิโลเมตร ซึ่งส่วนใหญ่ถูกลมพัดไปทางทิศตะวันตก ตะกอนภูเขาไฟหลากจากการปะทุได้ทำลายพื้นที่ 20,000 ตารางกิโลเมตร โดยมีเถ้าธุลีทับถมหนา 600 เมตร การปะทุครั้งนั้นรุนแรงเพียงพอที่จะทำให้เถ้าธุลีทับถมปกคลุมทั่วทั้งภูมิภาคเอเชียใต้หนา 15 เซนติเมตร โดยปัจจุบันนี้พื้นที่ตอนกลางของอินเดียมีเถ้าธุลีจากโตบาทับถมหนา 6 เมตร และพื้นที่บางส่วนของมาเลเซียถูกปกคลุมหนา 9 เมตร นอกจากนี้ยังมีการอนุมานว่า มีแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์จำนวน 6,000 ล้านตัน ถูกปล่อยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศอีกด้วย เหตุถล่มหลังการปะทุก่อให้เกิดแอ่งยุบปากปล่องที่ภายหลังได้มีน้ำไหลเข้ามาเติมเต็มจนกลายเป็นทะเลสาบโตบา ขณะที่เกาะกลางทะเลสาบก่อตัวขึ้นจากโดมผุดใหม่ (resurgent dome) แม้ว่าจะไม่สามารถระบุปีที่เกิดการปะทุได้อย่างแน่นอน แต่สามารถบ่งชี้ได้ว่าเกิดขึ้นในฤดูร้อนของซีกโลกเหนือ เนื่องจากมีเพียงลมมรสุมฤดูร้อนเท่านั้นที่สามารถพัดพาเถ้าธุลีจากโตบาไปทับถมในทะเลจีนใต้ได้ การปะทุอาจดำเนินอยู่สองสัปดาห์ แต่ "ฤดูหนาวจากภูเขาไฟ" (volcanic winter) ที่เกิดขึ้นตามมา ทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยทั่วโลกลดลง 3-3.5 องศาเซลเซียส อยู่หลายปี แกนน้ำแข็งจากกรีนแลนด์แสดงให้เห็นการลดระดับอย่างเป็นจังหวะของการขับสารอินทรีย์ ขณะที่ในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้มีพืชและสัตว์เพียงเล็กน้อยที่มีชีวิตรอด และเป็นไปได้ว่าการปะทุทำให้เกิดการเสียชีวิตหมู่ทั่วโลก จากหลักฐานที่ในดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย บ่งบอกว่า ชนิดพันธุ์ของมนุษย์อาจประสบกับภาวะคอขวดทางพันธุกรรมในช่วงเวลาดังกล่าว ซึ่งทำให้ความหลากหลายทางพันธุกรรมลดลงต่ำกว่าที่เคยคาดการณ์ไว้จากความเก่าแก่ของชนิดพันธุ์ ตามทฤษฎีมหันตภัยโตบาที่เสนอโดยสแตนลีย์ เอช อัมโบรส จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ เออร์แบนา-แชมเปญจน์ เมื่อ พ.ศ. 2541 การปะทุครั้งนั้นอาจลดจำนวนประชากรมนุษย์ลงเหลือเพียงไม่กี่หมื่นคน อย่างไรก็ตาม สมมุติฐานนี้ไม่เป็นที่ยอมรับอย่างแพร่หลายเนื่องจากขาดหลักฐานการเสียชีวิตหมู่หรือสูญพันธุ์ของสัตว์ชนิดอื่น แม้แต่ชนิดพันธุ์ที่อ่อนไหวต่อสภาพแวดล้อม การปะทุที่รุนแรงน้อยกว่าเกิดขึ้นที่โตบาเมื่อนานมาแล้ว กรวยขนาดเล็กของภูเขาไฟปูซูบูกิตก่อตัวขึ้นบนขอบด้านตะวันตกเฉียงใต้ของแอ่งยุบปากปล่องและโดมลาวา การปะทุครั้งล่าสุดอาจเกิดขึ้นที่กรวยตันดุกเบอนูวาบนขอบด้านตะวันตกเฉียงเหนือของแอ่งยุบ เนื่องจากบริเวณดังกล่าวมีพืชพรรณอยู่น้อย ซึ่งอาจเกิดจากการปะทุภายในไม่กี่ร้อยปีที่ผ่านมา บางส่วนของแอ่งยุบปากปล่องเคยยกตัวขึ้นเนื่องจากโพรงหินหนืดถูกเติมด้วยหินหนืดบางส่วน ตัวอย่างคือ เกาะซาโมซีร์และคาบสมุทรอูลูวันที่ยกตัวขึ้นเหนือพื้นผิวทะเลสาบ ตะกอนทะเลสาบบนเกาะซาโมซีร์แสดงให้เห็นว่าเกาะนี้ยกตัวขึ้นอย่างน้อย 450 เมตรตั้งแต่การปะทุครั้งรุนแรง แผ่นดินที่ยกตัวเช่นนี้พบได้ทั่วไปในแอ่งยุบขนาดใหญ่มาก โดยขึ้นอยู่กับแรงดันขึ้นด้านบนของหินหนิดที่ไม่ปะทุ และโตบาอาจเป็นแอ่งยุบที่ผุดขึ้นใหม่ที่ใหญ่ที่สุดในโลก เมื่อไม่นานมานี้ได้เกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ขึ้นบริเวณภูเขาไฟ โดยเฉพาะเมื่อ พ.ศ. 2530 ที่เกิดขึ้นตามแนวชายฝั่งด้านทิศใต้ของทะเลสาบ โดยจุดศูนย์กลางอยู่ลึกลงไปใต้แผ่นดิน 11 กิโลเมตร และยังมีแผ่นดินไหวครั้งอื่นๆ เกิดขึ้นในบริเวณนี้ใน พ