冰與火之歌:冰島火山與歐洲大饑荒

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冰島 Katla 火山

受美國 HBO 電視台熱門劇集「冰與火之歌:權力遊戲」(Game of Thrones)帶動,冰島經濟突飛猛進,每年吸引上百萬粉絲前往拍攝地點朝聖。冰島和火山,除了是美國小說「冰與火之歌」和劇集「權力遊戲」的題材外,還有一段奇妙的考古故事。

821 年,歐洲經歷了一個又濕又冷的的夏季,農作物收成極差;到冬天時,情況更加糟糕,暴雪覆蓋鄉鎮,多瑙河、萊茵河和塞納河面從未冰封如斯,不但可以徒步行走,連馬車也能在上面通行自如。寒冬過後,歐洲再受連場雹暴、瘟疫和飢荒打擊,接下來的幾個冬天情況更差。

當時法國北部城市 Corbie 的僧人 Paschasius Radbertus,認為天氣劇變是天譴:「上帝發怒了。」然而,根據劍橋大學地理學教授 Ulf Büntgen 團隊的研究,大災難的真正原因與神無尤,災難源頭是當時一個無名島嶼上的火山 Katla。那個島嶼,現在我們稱之為「冰島」。

位於冰島的 Drumbabót 樹林遺址 圖片來源:劍橋大學

Katla 是冰島其中一座大型火山,位於冰島南端,沉睡在 700 米的冰層之下,大約每 100 年才會爆發一次。最近一次能突破冰層的噴發已是 1918 年。冰島真正有住民的年代最早可追溯到 870 年,諾斯人在此定居。那麼在 821 年無人居住的冰島,到底發生了甚麼關鍵的事情呢?大自然本身保存著各種天然筆記,例如古森林的遺骸、冰層樣本,可茲研究。

科學家已知大型火山爆發可影響天氣。火山爆發釋放出二氧化硫,可與大氣分子結合轉化為硫酸鹽氣膠(sulphate aerosols),這些化合物會反射來自太空的陽光,讓大氣急速降溫。由此可推論,820 年代的寒冷天氣有可能是由火山爆發的爆發物所造成。

證據是從格陵蘭地區收集到的冰芯。這段時期冰層的硫化物水平的確較高。可是,此前研究人員未能鎖定硫化物到底來自哪一座火山,畢竟噴發出來的硫化物會擴散在大氣之中,難以追蹤源頭。不過,Ulf Büntgen 團隊透過研究樹環與碳 14 標記,層層揭示背後的面紗。

圖片來源:劍橋大學

冰島現時大多地方已沒有樹木,但 9 世紀時,島上仍有樹林存在,只是後來的定居者把樹木砍伐清光,轉型成農耕社會,樹林才一去不返。2003 年冰島上河流 Thverá 的春季大水,曝露了一大片原先埋葬在火山沉積物之下的樺木屬(birch)樹木遺骸,引來大批不同領域的專家前來分析研究。其中古植物學家便發現在 775 年長出的年輪上,含有比其他樹輪多 20 倍的碳 14。

碳 14 是一種特別的原子標記,它具有放射性,屬於碳元素中的同位素。由於其半衰期長達 5730 年,科學家可以根據死亡生物體(包括植物)殘餘的碳 14 成分來推斷其年齡。

而在這個碳 14 爆標的 775 年中,盎格魯-撒克遜編年史(Anglo-Saxon Chronicle,以古英語書寫的編年史)也記錄一件奇異事件:那年某日,日落後天空中出現一道「紅十字架」。現在看來,有關紅十字架的合理推測,是有異常強大的北極光出現,而高水平的碳 14,同樣可能是太陽輻射水平升高的結果。

從古森林殘骸中,以特別高碳 14 水平的一環為座標,可得知年輪的年份。當樹木死亡時,最外層的年輪便停止生長,從而可推斷出樹木死亡的年份。團隊研究估計上述的樹木大約於 822 年秋季至 823 冬季遭火山灰淹沒。這次火山爆發該是造成 820 年代的寒冷天氣的兇手。雖然這次火山爆發比冰島有人定居的時期還早,但一眾地理學家、考古學家、生物學家聚集他們的智慧,還原一段沒人見證的歷史。