驚奇！火山爆發(fā)將人腦變成玻璃

科學(xué)家在發(fā)生于公元79年意大利南部維蘇威火山爆發(fā)導(dǎo)致的一名遇難者頭骨內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一些黑色碎片。這些黑色碎片像小塊的黑曜石，光滑閃亮。研究認(rèn)為，這些碎片是這名遇難者玻璃化的大腦殘骸組織。

這項(xiàng)于2020年報(bào)告的發(fā)現(xiàn)令人振奮，因?yàn)槿祟惔竽X從未以玻璃態(tài)這種形態(tài)被發(fā)現(xiàn)。如今研究這具遺骸的科學(xué)家們認(rèn)為，他們已查明這些玻璃態(tài)碎片形成的更多細(xì)節(jié)：該男子曾暴露于超過500攝氏度的高溫環(huán)境中，隨后經(jīng)歷急速冷卻。這種極端條件也使得他大腦內(nèi)部的微小結(jié)構(gòu)與細(xì)胞得以保存。

“這是一項(xiàng)非凡的發(fā)現(xiàn)。”英國(guó)利物浦約翰摩爾斯大學(xué)的法醫(yī)人類學(xué)家馬泰奧·博里尼評(píng)價(jià)道，“它揭示了大腦在極端條件下可能產(chǎn)生的驚人保存方式。”

閃耀的遺存

羅馬古城赫庫(kù)蘭尼姆被火山灰掩埋了數(shù)百年。過去幾個(gè)世紀(jì)的考古發(fā)掘中，保存完好的尸體、建筑、家具、藝術(shù)品甚至食物不斷給考古學(xué)家們帶來驚喜，幫助考古學(xué)家拼湊古羅馬人的生活圖景。如今，這座古城仍在帶來新的發(fā)現(xiàn)。

約5年前，意大利那不勒斯費(fèi)德里科二世大學(xué)的考古學(xué)家皮埃爾·保羅·佩特羅內(nèi)正在研究20世紀(jì)60年代出土的一具疑似20歲男性的遺骸。該男子被發(fā)現(xiàn)于一座疑似神廟的建筑內(nèi)，考古學(xué)家推測(cè)他可能是建筑守衛(wèi)。遺體呈俯臥狀躺在一張木床上。

當(dāng)佩特羅內(nèi)在臺(tái)燈下記錄男子焦黑的骨骼時(shí)，他注意到異常現(xiàn)象。“我突然看到頭骨內(nèi)填充的火山灰中有玻璃狀碎屑閃爍。”他告訴《麻省理工科技評(píng)論》，“這些黑色物質(zhì)表面閃亮，酷似黑曜石。但不同于黑曜石的是，它們極其脆弱易碎。”

樣本分析表明，這些玻璃狀殘骸是保存下來的腦組織。當(dāng)佩特羅內(nèi)團(tuán)隊(duì)用顯微鏡觀察時(shí)，甚至能辨認(rèn)出神經(jīng)元結(jié)構(gòu)。“我當(dāng)時(shí)非常激動(dòng)，因?yàn)橐庾R(shí)到這是前所未有的獨(dú)特發(fā)現(xiàn)。”他表示，“這種情況在任何考古或法醫(yī)記錄中都未曾出現(xiàn)過。”

羅馬第三大學(xué)的火山學(xué)家圭多·焦?fàn)栠_(dá)諾指出，接下來的關(guān)鍵問題是：此人的大腦為何會(huì)玻璃化？

極端條件的杰作

為解開謎團(tuán)，研究團(tuán)隊(duì)將毫米級(jí)的玻璃化腦碎片置于實(shí)驗(yàn)室極端溫度下，旨在測(cè)定其“玻璃轉(zhuǎn)化態(tài)”——即材料從脆性轉(zhuǎn)為柔軟狀態(tài)的臨界溫度。焦?fàn)栠_(dá)諾解釋稱，實(shí)驗(yàn)表明這些物質(zhì)確實(shí)屬于玻璃（形態(tài)），其形成過程需要經(jīng)歷510攝氏度以上的高溫后急速冷卻至室溫。“高溫階段必須短暫，否則組織會(huì)被‘煮熟’而徹底消失。”他補(bǔ)充道，這解釋了為何赫庫(kù)蘭尼姆其他遇難者的大腦未能保存。

研究人員推測(cè)，極短時(shí)間的高溫暴露可能源自火山噴發(fā)后瞬間籠罩城市的超熱火山氣體與數(shù)厘米厚的火山灰。數(shù)小時(shí)后，致密的火山碎屑流才抵達(dá)，此時(shí)大腦可能已完成快速冷卻。“火山灰云溫度可達(dá)500—600攝氏度，但會(huì)迅速消散。”焦?fàn)栠_(dá)諾在發(fā)表于《科學(xué)報(bào)告》的論文中強(qiáng)調(diào)，“這種驟冷條件正是形成玻璃的關(guān)鍵。”

獨(dú)一無二的案例

關(guān)于為何唯獨(dú)這名青年的大腦形成玻璃碎片，學(xué)界尚無定論。焦?fàn)栠_(dá)諾認(rèn)為可能因其身處建筑內(nèi)部受到庇護(hù)。據(jù)信當(dāng)時(shí)赫庫(kù)蘭尼姆多數(shù)居民都涌向了海岸尋求救援。

對(duì)于男子俯臥床榻的姿勢(shì)，英國(guó)埃克塞特大學(xué)法醫(yī)考古學(xué)家卡爾·哈里森提出不同解讀：“火災(zāi)中人們常因濃煙遮蔽誤入陌生房間，火山爆發(fā)時(shí)可能類似——遇難者最終姿態(tài)往往出人意料。”他參與研究的土耳其遺址曾出土8000年前的呈木炭狀的“碳化”古人類大腦。

目前部分玻璃化腦碎片仍保存在赫庫(kù)蘭尼姆遺址，其余由有關(guān)實(shí)驗(yàn)室保管以供后續(xù)研究。佩特羅內(nèi)計(jì)劃進(jìn)一步分析樣本蛋白質(zhì)成分。“測(cè)驗(yàn)這些碎片時(shí)感覺超現(xiàn)實(shí)，”焦?fàn)栠_(dá)諾感慨道，“有時(shí)我會(huì)停下思緒：‘我正握著某位古人的腦組織’——這種體驗(yàn)令人動(dòng)容。”