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维苏威火山喷发有多恐怖?遇难者大脑竟被烧成“玻璃”
查字典地理网 来源|2020-02-10 发表|教学分类:地理科普

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这些玻璃状碎片提取自公元79年维苏威火山喷发的受害者的颅腔,那次火山爆发摧毁了著名的庞贝古城和赫库兰尼姆古城。

供图:PIER PAOLO PATRONE,UNIVERSITY OF NAPLES FEDERICO II

公元79年,当维苏威火山爆发时,赫库兰尼姆只是被火山灰和火山碎屑流埋没的几个城镇之一。但在挖掘工作开始的三个世纪后,专家们仍然不确定导致这个曾经繁华都市的居民死亡的原因。

除了建筑物倒塌、飞溅的碎片、逃难居民的踩踏外,各种研究都将人们的死因归咎于吸入火山灰和火山气体、突然的热 休克,甚至是人体软组织的蒸发。

最近,两项研究又发现了新的原因。

其中一个结论是,那些躲在镇上船库里的人并非被烧死或气化,而是像在石炉里一样被烘烤而死。第二个发现是研究者在城市的另一个地方找到一个受害者,他的大脑似乎在变成玻璃前就已经熔化,看起来就像受到了巫术的折磨。

即使这两个假设被未来的研究证实,这并不意味着我们最终知道这些人的死因。我们只能说,这可能就是他们死亡前后发生的事情。

由于许多明确的证据都随着时间的流逝而消失,“我们可能永远无法知道他们死亡的终极真相”,华沙大学的骨质考古学者Elżbieta Jaskulska说。不过,努力解决这个难题是值得的,不仅仅是因为它填补了一个标志性故事中的缺失章节。

“火山灾害不仅仅发生在过去,”史密森学会全球火山项目的Janine Krippner说,她没有参与这项研究。

全球的许多火山都能产生类似的喷发,这意味着历史将不断重演。了解这些火山崩流曾经是如何伤害人们的,可以让急救人员更好地装备物资以治疗那些虽然受伤,但却在火山爆发中幸存下来的人。

如果是真的,令人震惊

回到公元79年的那个夏天,炽热的火山灰和气体以每小时80公里的速度奔袭,这毫无疑问是维苏威火山最令人痛心的特征。这些通常被称为火山碎屑流,但埋没了赫库兰尼姆的更激烈版本则被称为火山碎屑涌浪。

长期以来,科学家一直认为许多因火山喷发死亡的遇难者死于灰烬和有毒气体引起的窒息。在过去20年里,那不勒斯的费德里科二世大学医院的古生物学者Pier Paolo Petrone与人合作进行了一系列研究,结果表明气温飙升的幅度如此之大,以至于许多人的内脏器官突然停止工作,死于极端的热休克。

2018年,Petrone和同事们在几位赫库兰尼姆受害者的开裂骨头上发现了富含铁的红色化合物。他们说,这种红色物质来自红细胞的破坏,因为那些灼热的火山碎屑流蒸发了受害者的软组织,比如肌肉、肌腱、神经和脂肪。大脑中沸腾的液体也会产生压力,导致受害者的头骨爆炸。这些说法遭到了一些专家的质疑,他们指出,在高得多的温度下火化的遗体都不会蒸发。

这个争论仍然没有得到解决,不过Petrone和其同事本周在《新英格兰医学杂志》上发表了一项新研究,让争论变得更加激烈。

肥皂和玻璃

脑组织在考古发现中极为罕见。即使发现了脑组织,它们往往也没有被保存下来,而是变成了甘油和脂肪酸等化合物组成的肥皂混合物。Petrone决定对其中一个遇难者进行更深入的调查。20世纪60年代,该遇难者被发现于奥古斯塔利姆学院内,这是一座供奉奥古斯都皇帝的建筑,后者曾于公元前63年-公元14年统治罗马。

令人意外的是,研究者在死者破裂的头骨中发现了一种玻璃状物质,这很令人吃惊,因为火山喷发本身并不产生玻璃状的火山物质。头骨内的玻璃状物质中含有大脑中常见的蛋白质和脂肪酸,以及通常存在于人类头发油性分泌物中的脂肪酸。附近并没有这些物质的植物或动物来源。

Petrone解释说,这些玻璃状碎片很可能是受害者大脑的残迹,这也是研究者在任何古代或现代环境中发现的第一例此类碎片。

这种人体组织转化的玻璃状物质一定是通过玻璃化过程创造。在玻璃化过程中,一种材料被加热到一定程度后变成液化,然后非常迅速地冷却成玻璃,而不是普通的固体。附近烧焦的木头表明,这栋建筑的温度可能达到了520℃。这似乎热到足以点燃人体脂肪,蒸发软组织,融化脑组织。大脑物质随后突然被淬火,但Petrone表示,究竟是什么原因导致种情况发生目前仍是一个谜。

“这么高的温度会将大脑变成玻璃,这既令人惊讶又令人恐惧,” 国家地理学会的生物人类学者Miguel Vilar说。

不过,上述的玻璃化过程还没有完全弄清楚,而且由于目前还不确定为什么这个受害者的大脑在火山受害者中是独一无二的,所以不能肯定这是真正的玻璃化大脑物质。

烘烤而非燃烧

在本周发表于《古物》杂志上的另一篇新论文中,研究者对发现于赫库兰尼姆海滨的遇难者的遗骸进行研究之后,得出了一个不同的发现。男人们聚集在海滩上,可能是试图向海洋逃散,而妇女和儿童大多躲在石舫里。所有人都死了,到目前为止,该地区已经挖掘出340具遗骸。

长期以来,受害者的骨头一直被视为残存的遗骸。不过,在过去的十年里,新的科学技术已经能够分析烧焦的人体碎片,为了解这些人的死亡时间提供线索。

英国提塞德大学的应用生物人类学者Tim Thompson说:“我们可以从一个人的火化遗骸中了解他一生中的大量信息。”因此,他和同事们不禁思考,为什么不把这些技术应用到维苏威火山的遇难者身上呢?

研究小组对12个石舫的6个中的152具遗骸的肋骨进行了检查。他们调查了胶原蛋白的质量,胶原蛋白是一种在长时间内能保持稳定的重要蛋白质,但在高温等情况下仍然会变质。

一个研究小组在参观庞贝遗址时,对库力普特波尔蒂克宅邸中的人体石膏残骸进行了研究。除了如今这个靠近那不勒斯的城市,公元79年,港口城市赫库兰尼姆和维苏威火山附近的许多其他遗址都被火山碎屑流掩埋。

摄影:DAVID HISER,NAT GEO IMAGE COLLECTION

在这152人中,只有12人的胶原蛋白高度退化。这12个人中大多数都是儿童,他们的骨骼矿化程度较低,因此胶原蛋白更容易随着时间的推移而分解。此外,还有实验证明,骨骼的结晶程度与高温环境之间也存在关联。研究小组发现,这些受害者的骨头结晶程度很低。

Jaskulska说,这两项发现都令人信服地表明,石舫的受害者在死亡时或死后不久,并没有暴露于火山碎屑的高温之下。

许多研究温度对物质磁性改变以及对石膏、木材和灰浆等的破坏进行了深入调查,进而估算出了苏威火山喷发的火山碎屑流的温度范围:240℃—800℃。

新研究表明,最低温度更符合实际情况。即使在更低的温度下,受害者的骨头也会受到更多破坏。这些骨头没有受到更严重的破坏,意味着尸体有额外的保护免受火山碎屑流的侵袭。

考虑到这些人被发现时离得很近,完整的石舫墙可能会减少他们受到的热损伤。膨大的外部组织和长骨周围的内部积水也意味着骨骼曾遭到烘烤而不是被烧着。

至关重要的是,受害者不是被放在柴堆上点燃。实际上,火山碎屑流加热了他们周围的空气,这在破坏人体组织方面效果比火差。

黑暗中的死亡

Thompson说,软组织蒸发并未发生。即使在超过650℃的受控火化研究中,人体组织完全被破坏也至少需要40分钟。火山碎屑涌浪无法复制这些条件。

Thompson说:“作为一种观点,这根本站不住脚。”

Petrone也认为,挤在一起的物体可以更好地防止热损伤。不过,他不同意石舫内部温度较低的观点,他指的是奥古斯塔利姆学院内的玻璃化大脑的受害者,其骨骼被烧焦并碎裂,看起来似乎因火山碎屑流的高温而爆炸。

抛开科学分歧不谈,没有人怀疑这些人生命的最后时刻遭遇了噩梦般的体验,Thompson说。他们在黑暗中充满惊恐的死去,死于极度高温或窒息。Pliny the Younger是一名罗马律师和作家,他从远处观察了那次火山喷发,并在一封信中回忆说,有些人被火山喷发吓坏了,甚至祈祷死亡。他写道,许多人祈求诸神的帮助,但更多的人认为,世界上已经没有神,最后的永恒之夜已经降临地球。

Krippner指出,尽管令人毛骨悚然,但他们的死亡方式可以揭示火山碎屑流的重要特征,而这些特征还未被完全理解。这反过来又能帮助今天的科学家预测和减轻未来的火山灾害。实际上,在赫库兰尼姆的居民死去的2000年后,他们依然可以帮助保护其他人的生命。

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