古罗马悲剧：火山爆发与大脑“玻璃化”

公元79年，意大利维苏威火山的爆发摧毁了庞贝古城和赫库兰尼姆，将无数生命瞬间吞噬。近年来，科学家们对赫库兰尼姆遗址的考古发现有了惊人的突破：在一具遇难者的头骨中，发现了一种罕见的黑色玻璃状物质。经过研究，科学家们推断，这很可能是遇难者大脑组织在极端高温和快速冷却的共同作用下形成的，也就是所谓的“玻璃化”。

这一发现引起了科学界的广泛关注。通常情况下，玻璃很难由有机物质自然形成。那么，究竟是什么样的特殊环境，使得人体大脑组织能够发生如此奇特的转变？

遇难者遗骸与“玻璃大脑”

这具遗骸是在赫库兰尼姆海滨小镇发现的，该镇与庞贝古城一样，在火山爆发中被完全摧毁。 遗骸的主人被认为是一位年轻男子，他面朝下躺在一张床上，被厚厚的火山灰掩埋。

对头骨和脊髓内部发现的玻璃样本进行的新分析表明，在迅速冷却之前，此人的身体组织一定被加热到 510 摄氏度（950 华氏度）以上，从而使玻璃以一种称为玻璃化的过程形成。

“玻璃化”的条件：高温与速冷

来自罗马第三大学的火山学家 Guido Giordano 是发表在《科学报告》杂志上的这项研究的主要作者。他解释说：“任何液体转化为玻璃的过程都是快速冷却，而不是快速加热。火山玻璃，例如黑曜石玻璃，是在熔岩快速冷却时形成的，例如，当它进入水中时。”

研究人员认为，维苏威火山爆发时喷涌而出的火山碎屑流，虽然裹挟着高速移动的火山物质和有毒气体，但其温度不足以将这名年轻人的大脑组织转化为玻璃。研究表明，这些火山碎屑流的温度不会高于 465 摄氏度，而且冷却速度相对较慢。

研究人员推断，更可能的原因是，火山爆发时形成的一种极热的火山灰云，在迅速消散的过程中，创造了人体大脑组织“玻璃化”所需的特定条件。这种灰云虽然温度极高，但持续时间短，冷却速度快，从而使得大脑组织在高温下快速转化为玻璃。

火山灰云的作用

研究人员认为，年轻男子的头骨和脊柱可能保护了大脑免受“完全热分解”，从而使得独特的有机玻璃碎片得以形成。

与紧贴地面的火山碎屑流不同，火山灰云是漂浮在空中的。Guido Giordano 解释说：“火山灰云是火山碎屑流的稀释部分，通常形成于边缘、上方和侧面。火山灰云可能热到足以致命。”

为了得出这一结论，Guido Giordano 和他的同事系统地冷却和加热了从头骨和脊柱内部采集的玻璃碎片，以了解所需的加热和随后的冷却程度。 他们发现大脑组织在至少 510 摄氏度的温度下转化为玻璃。

Guido Giordano 补充说：“火山灰云基本上瞬间杀死了这些人，因为他们被笼罩在可能大约 510 度，甚至 600 度（摄氏度）的云中。”

Guido Giordano 说，在掩埋赫库兰尼姆的火山灰和碎石层底部，有一层细火山灰，可能是由火山灰云沉积的。

争议与质疑

尽管研究人员提出了上述解释，但软组织的“玻璃化”现象仍然引起了一些科学家的质疑。

英国牛津大学的法医人类学家 Alexandra Morton-Hayward 表示，软组织的玻璃化“令人难以置信”，她不相信玻璃状物质是大脑组织。Alexandra Morton-Hayward 汇编了一个独特的数据库，其中包含考古学家发掘的 4405 个大脑的信息。她没有参与这项研究。

她指出，有机组织主要由水组成，只能通过快速冷却到极低的温度（远低于零摄氏度）来实现玻璃化，这被称为冷冻保存。冷冻保存包括在液氮中冷却器官以防止冰的形成，使其稳定在固体样状态，同时保持其分子结构。 “我不相信这个（文物）是这条规则的唯一例外。”

Guido Giordano 坚称，毫无疑问，这种玻璃起源于有机物。 他指出，之前的研究表明，该个体大脑中的神经元和蛋白质得到了保存。

结论

维苏威火山爆发遇难者大脑“玻璃化”的发现，为我们了解古代灾难提供了新的视角。虽然“玻璃化”的具体机制和条件仍然存在争议，但这一发现无疑为我们打开了一扇探索生命与死亡、自然力量与人类脆弱的新窗口。 进一步的研究和分析，或许能够解开更多关于这一罕见现象的谜团，让我们更深入地了解那段被火山灰掩埋的历史。