Toba, le volcan qui a failli tuer l’humanité

Benoît Caron : Le Toba est un complexe volcanique hors norme. Il a connu plusieurs grandes éruptions, mais la dernière, il y a 74 000 ans, est remarquable pour plusieurs raisons. D’abord par sa taille. 500 fois plus importante qu’une éruption classique, elle est, sur les deux derniers millions d’années, la plus importante que la Terre ait connue. Alors que des éruptions comme celle du Vésuve ou du Pinatubo représentent entre 1 et 10 km³ de magma émis, celle du Toba dépasse les 5 000 km³. 

Cette éruption a aussi laissé une trace spectaculaire : une caldeira de 100 km sur 40, aujourd’hui occupée par le lac Toba. À titre de comparaison, celle de Santorin ne fait qu’une dizaine de kilomètres de diamètre. 
L’autre particularité tient au moment où elle se produit. Elle survient à une période charnière de l’histoire de la planète, lors d’une transition très rapide entre une période interglaciaire et une période glaciaire. 

Habituellement progressifs, ces changements se font ici en moins de 1000 ans, bouleversant profondément l’environnement, le règne animal et les sociétés humaines. C’est aussi une période clé de l’histoire humaine, où Homo sapiens migre massivement hors d’Afrique, notamment vers l’Europe, l’Asie et même vers l’Australie. Qu’un événement de cette ampleur survienne à ce moment-là soulève de nombreuses questions.

Vos travaux publiés en 2023 ont montré qu’il ne s’agissait pas d’une éruption unique, mais d’une succession d’éruptions. Comment êtes-vous arrivés à ce résultat ?

B. C. : L’éruption du Toba a laissé des traces très étendues : ses cendres se sont dispersées sur une grande partie de l’océan Indien, de l’Afrique du Sud jusqu’à la mer de Chine. Ces dépôts, conservés dans les sédiments, ont longtemps servi de repère chronologique pour les scientifiques.

Nous avons travaillé sur une carotte sédimentaire marine prélevée en 1994, particulièrement bien préservée. Nous l’avons analysée sur une période allant de 100 000 à 50 000 ans. Nous y avons recherché de minuscules fragments volcaniques, appelés tephra. En les comptant et en les analysant, on a fait apparaître des pics d’abondance volcanique correspondant à des dépôts de cendres, chaque pic étant associé à un épisode du Toba.

Au départ, nous cherchions une seule éruption, donc un seul niveau riche en tephra. Au final, nous avons identifié 35 pics ! Pour vérifier ce résultat, nous avons croisé plusieurs approches et mobilisé différentes disciplines afin d’obtenir un modèle solide. Grâce notamment à la géochimie des éléments traces, nous avons pu regrouper ces dépôts en différentes familles et identifier trois grandes phases volcaniques, correspondant à 17 épisodes éruptifs distincts : une première phase débutant vers 89 000 ans, une phase majeure entre 75 000 et 65 000 ans, puis une dernière entre 65 000 et 55 000 ans.

Qu’est-ce que cela change dans la compréhension de l’éruption du Toba ? 

B. C. : Lors d’une super éruption, d’énormes quantités de cendres et de gaz sont injectées dans l’atmosphère. Parmi eux, les sulfates qui en se transformant en fines gouttelettes d’acide sulfurique, vont réfléchir les rayons du Soleil comme un miroir. Cela entraîne un refroidissement rapide de la surface de la Terre. Après une importante éruption explosive, il faut environ une décennie pour que l’atmosphère se stabilise, avec plusieurs années de quasi-obscurité et une forte chute des températures.

Avec les résultats de nos études, nous avons montré qu’il n’y pas eu une éruption unique, mais une succession d’éruptions. Et cela change complètement la compréhension du phénomène. Une première éruption survient, le système commence à revenir à la normale, puis une nouvelle intervient, et ainsi de suite. 

À chaque fois, le retour à l’équilibre s’allonge. Or ces éruptions se sont produites environ tous les mille ans, soit le temps nécessaire aux océans pour retrouver leur équilibre. Résultat : la circulation de la chaleur dans les océans a progressivement été perturbée, jusqu’à entraîner un basculement brutal du climat vers une période glaciaire, déjà initiée par le forçage orbital.

Avant vos travaux, l’idée que cette éruption ait failli provoquer l’extinction de l’humanité était répandue. D’où venait cette hypothèse ?

B. C. : Elle vient notamment d’études génétiques qui ont mis en évidence un goulot d’étranglement. En remontant l’histoire de nos gènes, on observe une forte réduction de la diversité, comme si la population humaine avait été très limitée pendant environ 10 000 ans.

Certains chercheurs ont associé ce phénomène à l’éruption du Toba, en considérant qu’elle aurait rendu les conditions de vie extrêmement difficiles et provoqué des migrations massives. Lors de ces migrations, il y a toujours une forte sélection : ceux qui ne peuvent pas partir disparaissent, beaucoup meurent en chemin, et seule une minorité parvient à s’installer ailleurs. Certaines études estiment que moins de 10 % des populations survivent à ces migrations. Cela aurait conduit à une réduction drastique du nombre de groupes humains, mais aussi de leur taille. Certaines hypothèses avancent même qu’il ne restait plus que quelques milliers d’individus à l’échelle de la planète dont peu de femmes en âge de procréer.

Aujourd’hui, ces chiffres sont largement discutés. Les progrès des analyses génétiques et les découvertes archéologiques nuancent ce scénario. On sait que des populations ont continué à se développer dans différentes régions. L’idée d’une humanité au bord de l’extinction reste donc débattue : on n’en était peut-être pas si loin, mais pas non plus aussi proche qu’on l’a longtemps pensé.

Pourtant les éruptions du Toba ont bel et bien généré des conditions de vie extrêmement difficiles, n’est-ce pas ?

B. C. : Oui, les simulations montrent que les conditions de vie ont été très difficiles, surtout dans les premières années après les éruptions. L’atmosphère est alors chargée en particules, la lumière du Soleil fortement atténuée et les températures en forte baisse. Le panache volcanique, monté très haut, s’est diffusé à l’échelle de toute la planète.

Mais ces conditions extrêmes n’ont pas été continues : elles sont revenues par phases, environ tous les mille ans. Entre ces épisodes, les sociétés humaines se sont adaptées. Si un territoire devenait invivable, elles se déplaçaient.

Par ailleurs, ces changements n’ont pas uniquement créé des contraintes : ils ont aussi fait émerger de nouveaux environnements favorables, comme en Afrique du Sud, où la baisse du niveau de la mer a dégagé une vaste plaine littorale, riche en ressources, permettant à certaines populations de s’y développer.

Un événement de cette ampleur pourrait-il se reproduire aujourd’hui ?

B. C. : Ce type de méga-éruption est extrêmement rare. Il n’existe que quelques super-volcans dans le monde, dont deux particulièrement surveillés. Yellowstone, aux États-Unis, montre une activité suivie de près, mais le système ne semble pas encore suffisamment rechargé. Sa dernière éruption remonte à environ 600 000 ans.

Les champs Phlégréens, dans la baie de Naples, pourraient, eux, entrer dans une phase pré-éruptive, mais à l’échelle des temps géologiques. Cela peut vouloir dire dans 100 ans comme dans 1 000 ans. À notre échelle, il est peu probable que cela se produise.

Cette éruption peut-elle éclairer les crises climatiques actuelles ?

B. C. : Elle montre en tout cas qu’injecter massivement des éléments dans l’atmosphère peut modifier profondément le climat. La différence, c’est qu’aujourd’hui, ce n’est pas un volcan qui génère cela : c’est nous, et de manière encore plus rapide.

Bien au-delà de cette comparaison, ce qui est intéressant c’est la réaction des sociétés humaines. Dans l’adversité, des groupes pourtant en concurrence ont su coopérer. En Afrique du Sud, par exemple, différentes populations (chasseurs-cueilleurs à l’intérieur des terres et groupes du littoral) ont partagé leurs techniques et leurs ressources, plutôt que de s’opposer, pour s’adapter à un environnement devenu instable. C’est d’ailleurs dans ce contexte que s’est progressivement opéré l’essor d’Homo sapiens.

Franck Cuveillier, Éric Ellena et Marie-Anne Sorba ont réalisé et produit le documentaire Toba, le volcan qui a failli tuer l’humanité. Comment est né ce projet et quel a été votre rôle ? 

B. C. : Après la publication de nos travaux, j’ai donné une conférence au Museum national d’Histoire naturelle. Deux producteurs travaillaient alors sur un projet autour de la transition de Néandertal à Homo sapiens, mais ils butaient sur la question du Toba. Ils sont venus me voir, et finalement, ils ont complètement réorienté leur projet en consacrant un film entier au Toba. 

Le scénario a été écrit avec une approche à la fois rigoureuse et accessible. Mon rôle, en tant que conseiller scientifique, a été de veiller à ce que le contenu reste juste. La vulgarisation implique forcément des simplifications et parfois des approximations. L’enjeu est de rester le plus fidèle possible aux connaissances scientifiques sans être trop complexe pour le public.

Le film sera diffusé sur France Télévisions, dans l’émission Science Grand Format. Que ressentez-vous en voyant vos travaux portés à l’écran ?

B. C. : Le film a aussi été choisi pour faire l’ouverture du 18e festival du film d'archéologie d'Amiens du 30 mars au 4 avril 2026. Décloisonner la recherche et valoriser nos métiers, faire sortir ce qui se fait à l’université pour le partager plus largement me tient à cœur. C’est aussi, d’une certaine manière, selon moi, le sens du service public.