一項對2000多年前維蘇威火山受害者的分析發現，火山灰云是摧毀這座羅馬城市的“幕后黑手”。當他的鄰居們驚慌失措地逃離即將降臨的厄運時，有一個人卻呆在床上。由于某種原因，他沒有和赫庫蘭尼姆——龐貝以北的古羅馬城市的其他2000名居民一起逃離正在噴發的維蘇威火山。
第一團炙熱的火山灰迅速穿過城市，將他的大腦變成了黑色的玻璃碎片。如今，對這些碎片的新分析提供了有關該男子及其鄰居在公元79年喪生的線索。相關研究發表于2月27日的《科學報告》。
赫庫蘭尼姆古城奧古斯塔利姆學院中躺在床上的男子遺骸（圖源：Pier Paolo Petrone）
直到最近，科學家還認為赫庫蘭尼姆的居民是被維蘇威火山的熱巖、火山灰和火山氣體的“雪崩”毀滅的。但當研究人員在2020年宣布發現這些黑色光滑的碎片時，一個新的“罪魁禍首”出現了：先于這些碎屑洪水快速形成的火山灰云。然而，這種重新思考取決于大腦是否確實變成了玻璃。
位于美國加利福尼亞的21世紀醫學公司的低溫生物學家Brian Wowk說，要形成玻璃，液體需要迅速冷卻，其分子會突然“凍結”成剛性結構，而不是形成晶體。正因此，玻璃有時被稱為“液態固體”。這項研究的合著者、羅馬第三大學火山學家Guido Giordano說，厚厚的火成碎屑流冷卻速度太慢，無法形成玻璃。“一旦它們就位，可能需要數年才能冷卻下來”。
“因此，我們提出了另一種假設：第一股熱碎屑流在到達赫庫蘭尼姆之前就停止了，或者被引向了其他地方，給城市帶來了一股較輕的火山灰和氣體云。”Giordano解釋說，云層在消散之前迅速加熱了這座城市。快速的加熱和冷卻使液化的大腦在持續噴發的下一股火山碎屑流涌入前硬化成了玻璃。
這一理論的關鍵在于證明這些殘骸并非通過緩慢冷卻過程形成的晶體結構。為了證明這一點，Giordano和同事對大腦進行了更仔細的觀察，這大腦屬于一個被認為是奧古斯塔利姆學院的守衛。研究人員將假定的大腦玻璃小樣本置于持續升溫的環境中，同時測量其溫度。當溫度足夠高時，“液態固體”終于能松弛并釋放其儲存的勢能，并產生非線性的溫度飆升。如果樣品是晶體化的，就不會出現這種特征性的松弛和峰值。
研究人員報告稱，在赫庫蘭尼姆發現的玻璃化大腦是目前已知的唯一自然保存為玻璃狀的大腦案例。因此，他們對樣本進行了詳盡的測試。以不同的加熱速度重復實驗，結果都是一樣的。當科學家使用光譜學檢查樣本的分子結構時，他們發現了玻璃處于松弛狀態的其他蛛絲馬跡。
位于華盛頓的史密森學會國家自然歷史博物館的火山學家Benjamin Andrews說：“這一發現表明，‘影響這座城市并導致此人喪生的事件’是非常短暫的，而且幾乎是突發性的。”
Giordano說，這位赫庫蘭尼男子選擇留在臥室，而他的鄰居們卻紛紛逃離，這可能產生了玻璃形成所需的非常特殊的條件。如果沒有這些玻璃碎片，研究人員可能永遠不會發現火山灰云的致命影響。因為這樣的火山灰云只會留下幾厘米的火山灰，被40米厚的火山碎屑流掩埋。
“這是一個了不起的發現，”Andrews說，這項研究是一個重要例證，表明即使微小的發現也能揭示關于這些事件的許多信息。“這些微小的顆粒中蘊含著巨大的故事和豐富的信息。”
相關論文信息：https://doi.org/10.1126/science.zeh2wge
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