Üvegessé vált egy herculaneumi férfi agya a Vezúv kitörése után

A Vezúv kr. előtt 79-ben tört ki, és három ókori római város lakosságát puszította el. Az üveges koponyát Herculaneumban találták, ahol a kiömlő láva maga alá temette a testeket.

A tudósok szerint a lelet, vagyis az emberi test koponyájából származó anyag átfogó kémiai és fizikai vizsgálata meggyőző bizonyítékot szolgáltat arra, hogy ezek az üveges darabok valóban emberi agymaradványok, amelyeket magas hőmérsékleten képződött szerves üveg alkot. Ez a megőrződési folyamatot korábban sem emberi, sem állati szövet, sem agy, sem más szerv esetében nem dokumentálták

– mondta Guido Giordano, a római Tre Egyetem vulkanológusa a ScienceAlert online tudományos portálnak.

Hozzátette: elméletileg minden, ami megolvad, üveggé válhat. A valóságban az ehhez szükséges feltételek azonban annyira ritkák, hogy a herculaneumi lelet az egyetlen ismert eset.

AScientific Reports tudományos folyóiratban publikált tanulmány szerint az organikus anyagok üveggé válásának az a fő akadálya, hogy gyorsan kell felmelegedniük, majd szintén gyorsan kell lehűlniük, még mielőtt a megszilárduló anyag atomjai kristályos szerkezetbe rendeződnének. Emlékeztettek: az üveg egy amorf szilárd anyag, amelyben az atomok rendezetlen, kaotikus elrendezésben találhatók.

A kutatók az áldozat koponyájából és gerincoszlopából vett mintákat különféle analitikai módszerekkel vizsgálták: pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM), differenciális pásztázó kalorimetriával (DSC) és energiadiszperzív röntgenspektroszkópiával (EDS).

A SEM-vizsgálat során a minta jól megőrzött neuronokat, axonokat és egyéb idegi struktúrákat mutatott, a DSC (ami a vizsgált anyag hőmérsékleti átmeneteit méri melegítés során) feltárta az üvegképződéshez szükséges hőmérsékleti tartományokat, miközben a kutatók a mintákat a megolvadás pontja fölé hevítették. A többi analitikai módszer pedig segített feltérképezni az anyag finom szerkezetét, így rekonstruálni lehetett a hőmérsékleti változások menetét.

Megállapítottuk, hogy az áldozat agya nagyon gyorsan hevült fel legalább 510 Celsius fokra, majd rövid időn belül szintén gyorsan lehűlt. Ez azt jelenti, hogy a vulkáni kitörésből származó, forró vulkáni törmelékár – amelyek gyorsan mozgó, nagy sűrűségű vulkáni gázokból, hamuból és egyéb anyagokból álltak – nem lehettek a vitrifikáció közvetlen okai, mivel ezek maximálisan csak 465 Celsius fokot értek el.

– magyarázta Guido Giordano, aki szerint valószínűleg volt egy másik típusú piroklasztikus áradat is, amely létrehozhatta az üveggé vált agyat.

A piroklasztikus áradat egy rendkívül gyorsan mozgó, forró vulkáni törmelékár, amely a vulkánkitörések egyik legpusztítóbb jelensége. Ez az áradat forró gázokból, hamuból, lávacseppekből és kőzetdarabokból áll, és akár 100 km/h vagy annál is nagyobb sebességgel zúdulhat le a vulkán lejtőin. A hőmérséklete gyakran eléri vagy meghaladja az 500-600°C-ot, így mindent elpusztít az útjában.

A piroklasztikus áradatok főként akkor keletkeznek, amikor egy vulkán kitörése során az izzó láva és gázok hirtelen összeomlanak, vagy amikor egy vulkáni kupola összedől. Hasonló áradat söpört végig Herculaneum és Pompeji városán is a Vezúv i. sz. 79-es kitörésekor, az ott élő embereknek esélyük sem volt a menekülésre.

A modern vulkánkitörések megfigyelései alapján az első pusztító esemény egy rendkívül forró hamufelhő lehetett, amely a Vezúvból kiáramlott, majd perceken belül eloszlott, és éppen elkapta a szerencsétlen áldozatot. A szakemberek úgy vélik, ez a felhő meghaladhatta az agy üvegesedéséhez szükséges 510 Celsius fokos hőmérsékleti küszöböt anélkül, hogy teljesen elpusztította volna azt, majd elég gyorsan oszlott szét ahhoz, hogy lehetővé tegye a gyors lehűlést. Így fennmaradhatott ez a rendkívül ritka jelenség a herculaneumi hamurétegek alatt.

Az itt vizsgált agyszövet az egyetlen ismert eset, amikor az emberi szövet üvegesedése dokumentálhatóan a nagyon magas hőmérsékletre való melegítés utáni lehűlés eredményeként ment végbe.