Vor 74 000 Jahren explodierte auf der indonesischen Insel Sumatra der Supervulkan Toba – sein Ausbruch gilt als mögliche Ursache dafür, dass die Menschheit fast ausstarb und durch einen genetischen Flaschenhals gehen musste: Die Aschewolken lösten weltweit einen vulkanischen Winter aus und führte zu massiven Hungersnöten bei Mensch und Tier. Heute füllt ein See die Caldera des Supervulkans, aber die Spuren der Eruption sind noch überall zu finden und liefern Geochemikern wie David Budd von der Universität Uppsala und seinen Kollegen Hinweise darauf, was die gewaltige Explosion ausgelöst haben könnte. Insgesamt stieß der Toba damals mehr als 2500 Kubikkilometer Asche und Gesteinsmaterial aus, in dem millimetergroße Quarzkristalle eingebettet sind. Diese wachsen im Magma und "speichern" quasi chemische und thermodynamische Veränderungen in der Gesteinsschmelze, bis sie ausgeworfen werden und das Material vollständig auskühlt. Da sie sehr verwitterungsbeständig sind, dienen sie als Zeugen, wie sich die Bedingungen in der Magmakammer bis zur Eruption verändert haben könnten.

"Wenn die Zustände in der Schmelze wechseln, reagieren die Kristalle darauf, indem sich neue Wachszonen bilden; in denen werden diese Bedingungen aufgezeichnet", so Budd. "Sie sind allerdings nur wenige Mikrometer groß, weshalb es für uns sehr herausfordernd ist, sie zu analysieren." Bei den Toba-Quarzen bemerkten die Geowissenschaftler jedenfalls, dass sich die inneren und äußeren Schichten der Minerale deutlich voneinander unterschieden. Die inneren Lagen waren dichter und schwerer und wiesen verhältnismäßig höhere Anteile am Sauerstoffisotop ¹⁸O auf, während die äußeren Bereiche leichter und stärker von ¹⁶O geprägt waren. Kurz vor der Eruption kam es also zu drastischen Veränderungen in der Magmakammer. Als Magma aus tieferen Lagen unter dem Toba aufstieg, schmolz es große Mengen an darüberliegendem Gesteinsmaterial auf, dessen Verhältnis von ¹⁸O zu ¹⁶O kleiner war, wie es den äußeren Quarzschichten entspricht.

Das entsprechende Gestein in der Region ist allerdings auch sehr wasserhaltig. Deshalb wurden beim Schmelzen gewaltige Mengen Wasserdampf freigesetzt. Dadurch stieg der Gasdruck in der Magmakammer deutlich an, wodurch sich wiederum Risse in der Erdkruste darüber bildeten, bis sich der aufgestaute Druck explosionsartig den Weg in die Atmosphäre bahnte und dabei Magma, Asche und Säuren mit sich riss. Während der letzten 100 000 Jahre erreichte nach bisherigem Wissen nur eine andere Eruption eine ähnliche Stärke von 8 auf dem Vulkanexplosivitätsindex: der Ausbruch des neuseeländischen Supervulkans Taupo, der vor etwa 26 500 Jahren jedoch "nur" 1200 Kubikkilometer Material ausschleuderte. In Europa existiert ein Supervulkan in Süditalien in der Nähe des Vesuv. Computersimulationen deuten darauf hin, dass die Campi Flegrei momentan womöglich erwachen – wann das Monster aber tatsächlich hochgeht, ist noch völlig unklar.