Wissenschaftler enthüllen den Prozess des alten Vulkanausbruchs, der das Gehirn eines Opfers in Glas verwandelte

Der junge Mann wurde tot in einem kleinen Raum in der Nähe des Eingangs zum Eingang zum Hall of the Augustalesein bürgerlicher Orden von Freihaben, ein bisschen wie eine Freimaurer -Lodge. Vielleicht war er ein Wachmann. Aus diesem Grund wurde er als Guardian bezeichnet. Alternativ könnte er auch von außen gekommen sein und durch die Stadt Herculaneum in Panik gerannt, als es nach dem Ausbruch von schwarzer Asche und giftigen Dämpfen überholt wurde Mount Vesuv 79 n. Chr., ohne eine Ahnung, wo er war, sondern suchte Schutz an einem Ort, an dem alle anderen evakuiert waren und schließlich das Gesicht nach unten auf das Holzbett zusammenbrachen.

Die letzten sterblichen Überreste seiner Mitbewohner von Herculaneum wurden hauptsächlich dort gefunden, wo sie fielen, mehrere Hundert am Strand und in Kammern Strandfront, vermutlich in der Hoffnung, den pyroklastischen Strömungen zu entkommen, die bald sie verschlungen haben, sie konservierte sie und die Details ihres Lebens 2.000 Jahre vor 2000 Jahren. Einlagen.

Die meist verkohlten, knöchernen Überreste des jungen Mannes, der blieb, wurde 1960 vom Superintendenten der archäologischen Stätte gefunden, die von der alten Stadt übrig ist. Zusammen mit vulkanischer Asche enthielt sein Gehirn und sein Rückenmark einen mysteriösen archäologischen Schatz: winzige, glänzende Scherben aus schwarzem Glas.

Nicht bis 2020Ungefähr 1.941 Jahre nach seinem Atematmehrat haben die Wissenschaftler gezeigt, dass das Gehirn des unglücklichen Vulkanopfers oder Teile davon buchstäblich ein glasähnliches Material verwandelt hatte-verglüht-in einem wirklich einzigartigen Beispiel für natürliche Alchemie. Wie letzte Woche beschrieben in Nature wissenschaftliche BerichteDer sogenannte Wächter von Herculaneum bietet weiterhin seine Geheimnisse an und bietet uns nicht nur ein Bild, sondern einen mentalen Film darüber, wie die Vesuv-Katastrophe möglicherweise gesunken ist.

Ein Fragment des organischen Glass im Schädel des verstorbenen Individuums im Herculaneum. (Pier Paolo Petrone)„Wir zeigen experimentell, dass der Verglasungsvorgang (infolgedessen) die sehr frühe Ankunft einer verdünnten Aschenwolke auftrat, die Herculaneum eindrangte, ließ nur wenige Zentimeter Asche und nur sehr wenig bis gar keine strukturellen Schäden, aber bei Temperaturen über 510 ° C, die sofort alle Einwohner töteten. Die Aschewolke löste sich dann auf und das Gehirn konnte sich schnell auf die Umgebungstemperatur abkühlen und verwandelte sich in Glas “, sagte Dr. Guido Giordano, führender Autor der neuen Studie und außerordentlicher Professor am Department of Science der Roma Tre University in Rom, Salon in einer E -Mail mit.

Nachdem er gezeigt hatte, dass die im Gehirn des Guardian gefundene Glas-ähnliche Substanz organischer Herkunft war und tatsächlich verglastes Gehirngewebe war, verwendeten Dr. Pierpaolo Petrone und andere Tools des Mannes Elektronenmikroskopie und Bildverarbeitung, um den Mann des Mannes zu visualisieren tatsächliche Gehirnzellenunglaublich gut erhalten, auch als der Rest von ihm hauptsächlich Asche verkohlt war.

Im Schädel fanden sie Fettsäuren, die auf Hirntriglyceride (Proteine, die für das Gehirngewebe typisch typisch) und Fettsäuren hindeuten, die für das menschliche Haarfett typisch sind, hindeuten. Keine dieser Substanzen wurde außerhalb des Schädels in der Vulkanasche gefunden, in der die karbonisierten Skelettreste begraben wurden. Der Rest des Skeletts, außer der teilweise verglasten und allgemein erhaltenen Tibia, war „vollständig verkohlt und ausgebrochen von der intensiven Hitze der pyroklastischen Ascheschwelle, einer hochgeschwindigen turbulenten Wolke, die reich an heißen Gasen, Asche und Dampf ist“, wie Petrone es eloquent beschrieben.

Die Scherben oder Klasten haben einen glasigen Glanz, sodass sie Obsidian ähnlich aussehen lassen, ein Glas aus Lava, wenn es sehr schnell abkühlt. Wie Obsidian sind ihre Kanten tatsächlich scharf, aber die Scherben haben eine fast drehbare Form und fehlt die kristalline Struktur von schwarz gefärbten Mineralien wie Augite oder Turmalin. Welcher Prozess, der dies ausführte, das ursprüngliche Gehirngewebe so gut bewahrt, dass einzelne Neuronen mit einem Rasterelektronenmikroskop tatsächlich gesehen werden können. Es sieht sicher wie Glas aus. Aber ist es wirklich?

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“Um zu zeigen, dass ein Material wirklich ein Glas ist”, sagte Giordano zu Salon, “müssen Sie zuerst nachweisen, dass es über eine” Glasübergangstemperatur “gebildet wurde und dann untersuchen, welche physikalischen Prozesse beteiligt waren. Sowohl der Glasübergang als auch die verantwortlichen Prozesse stehen im Mittelpunkt dieses neuen Papiers, das dann ein absolutes „Prémiere“ ist.

Er macht keine Witze. Giordano und seine Kollegen beschreiben einen völlig einzigartigen, nie zuvor gesehenen Prozess, der tatsächlich dazu führen könnte, dass Glas aus einem menschlichen Gehirn gebildet wird. Die Temperatur der pyroklastischen Flüsse, die Herculaneum und Pompeji vergraben, betrug mehrere Hundert Grad Celsius, heiß genug, um leicht zu verbrennen und Weichgewebe zu zerstören. Diese neue Analyse ist sowohl experimentell als auch analytisch und versucht zu erklären, wie Sie möglicherweise die schnelle Kühlung oder das Löschen erreicht haben, um das Gehirngewebe in Glas zu verwandeln, wenn die Umgebung eine der extrem heißen Vulkanaktivität war.

Normalerweise passiert normalerweise nichts so eindrucksvoll. Andere menschliche Überreste, die an anderer Stelle im Herculaneum gefunden wurden, hatten Eisenoxidablagerungen im Schädel, was darauf hindeutet, dass die Flüssigkeiten im Schädel durch die Hitze verdampft wurden und nur Spuren von degradierten Hämproteinen hinterlassen.

Annotiertes Bild der Überreste der verstorbenen Person in situ in ihrem Bett im Kollegium Augustalium, Herculaneum. Dies ist ein Abschnitt von Abb. 1 aus dem veröffentlichten Artikel. (Guido Giordano et al./Scientific Reports)Noch weniger poetisch, wenn in archäologischen Funden jemals Gehirngewebe vorhanden ist, ist es normalerweise nicht verglast, sondern saponifiziert – dh die Hirntriglyceride werden in Glycerin und Fettsäuren umgewandelt. Die meisten von uns wissen das als Seife.

Basierend auf ihren experimentellen Arbeiten erhitzen Sie Scherbenproben vom Schädel auf verschiedene Temperaturen, um festzustellen, wie sich das Material verändert hat und genau wo der Glasübergang auftrat. Ihre Temperatur muss höher sein als die Umgebungstemperatur, und je schneller die Kühlung stattfindet, desto höher ist die Glasübergangstemperatur.

Die Forscher schlagen vor, dass eine verdünnte Aschewolke sehr früh an diesem schrecklichen Tag in Herculaneum eindrang. Es hätte nur ein paar Zentimeter Asche gelassen und wenig oder vielleicht keinen strukturellen Schaden verursacht. Aber dieser kurze Invader brachte unglaublich hohe Temperaturen mit, über 510 ° C, vielleicht höher, sogar 600 ° C, und tötete alle sofort alle. Das seltsame Gewebe, das durch Knochen geschützt ist, hat jedoch möglicherweise überlebt. Im Falle des Vormunds bot sein Schädel genug Schutz, um die Zerstörung dieses Gewebes zu verhindern, wie die Forscher vorschlagen.

“Die Aschewolke löste sich dann auf und das Gehirn konnte sich schnell auf die Umgebungstemperatur abkühlen und verwandelte sich in Glas”, sagte Giordano gegenüber Salon. Obwohl es keine Möglichkeit gibt, die Rate, mit der Kühlung tatsächlich aufgetreten ist, experimentell zu überprüfen, müssen die vulkanischen Ablagerungen, die letztendlich die Überreste vergraben haben, viel kühler gewesen sein als die Glasfragmente, oder sie wären in einen Weichteilzustand zurückgekehrt und zerlegt.

Die Forscher setzen also darauf hin, dass das einzig mögliche Szenario darin besteht, dass eine schnelle Ableitung der Aschenwolke eine sehr schnelle Abkühlung ermöglichte, um sicherzustellen, dass die Scherben vor dem Beerdigung verglast wurden. Erst später, vielleicht nach Ablauf einiger Stunden, waren die Stadt und die Körper aller ihrer Bewohner, die durch die heißen pyroklastischen Flussablagerungen begraben wurden, physikalisch zerstörerisch, aber nicht so heiß wie diese schnelle und tödliche Aschewolke.

Gibt es eine andere mögliche Erklärung? “Denken Sie wirklich nicht”, schrieb Giordano an Salon.

Obwohl wir über menschliches Gewebe sprechen, unterscheiden sich die physikalischen Prinzipien, die das Gehirn in Glas verwandeln, nicht von denen, die überall Glas erzeugen. Das Quenching, das sich im Schädel eines einzelnen menschlichen Opfers von Vesuv auftrat, kann einzigartig sein und eine außerordentlich seltene Bedingungen benötigt. Der Prozess selbst wird jedoch routinemäßig bei der Glastherstellung verwendet. Wenn ein Glasblech auf rund 620 Grad Celsius in einem temperamentvollen Ofen erhitzt wird, und dann schnell mit hohem Druck von Luft von Luft von Luft kühlt. Die Außenseite kühlt viel schneller als das Innere, wodurch das Material eine Druckspannung erzeugt und es – es stärker -, indem es eine Struktur erzeugt, in der sich das Zentrum in Spannung befindet, das Äußere jedoch komprimiert wird.

Dr. Robert Mann, ein forensischer Anthropologe an der Universität von Hawaii, hat sich über eine berühmte Karriere irgendwo zwischen 15.000 und 20.000 menschliche Schädel und Skelette untersucht und sich hauptsächlich auf moderne Überreste konzentriert. Dies beinhaltete das erste Opfer des Serienmörders Jeffrey Dahmer und Opfer von Apichai Ongwisit, dem sogenannten Thai Ted Bundy; der unbekannte Soldat aus dem Vietnamkrieg, letztendlich als Air Force 1. Lt. Michael Joseph Blassie identifiziert; und Opfer von 9/11. Aber er hat auch ein großes Interesse an alten Skeletten, und im vergangenen Sommer untersuchte Skelettreste von Pompeji, der alten römischen Stadt, die berühmter begraben und unter vulkanischer Asche konserviert wurden, wie Herculaneum, als Vesuv ausbrach. Mann ist fasziniert von dem Befund, dass Gehirn verhandelt werden und die komplexen Bedingungen identifiziert werden können, die erforderlich sind, um das Phänomen zu verursachen – und warnt davor, dass es immer möglich ist, dass es einen anderen Faktor oder ein mögliches Szenario gibt, an das wir noch nicht gedacht haben.

“Die Histologie, die Mikroskopiearbeit, weist darauf hin, dass es eine Gehirnmaterie gibt, die in Glas verwandelt wird, aber ich denke, was die Leute über ihre eigenen Szenarien wundern würden, und vielleicht ist dies nicht die richtige Erklärung. Was ist die Ausbildung selbst? Schädel. (Derzeit versuchte er auch herauszufinden, welche Bedingungen bestimmte kleine knöcherne Formationen wie Scheunen an der Innenseite des Schädels geführt haben, ein zuvor nicht aufgezeichnetes Phänomen, das er jetzt in nur sieben Personen gefunden hat.)

Sobald wir wissen, dass verglastes Gehirngewebe eine Sache ist dürfen Achten Sie darauf, dass wir mehr Beispiele für diesen derzeit einzigartigen Prozess finden werden, sagte Mann. Und dann gibt es immer die Möglichkeit, dass ein anderes Szenario, das über die zugegebenermaßen überzeugende schnelle Aschenwolke ist, dann in den Sinn kommen könnte, das durch andere Beweise gestützt wird.

“Ich staune immer, dass wir seit Hunderten von Jahren eine menschliche Anatomie und eine grobe Anatomie machen, und wir stolpern immer noch auf etwas, auch heute gehen wir. Mann erklärte.

Die Forschung von Giordano ist nicht nur für Kollegen wie Vulkanologen, sondern auch für Materialien und Forensiker relevant, sagte er. Für Notfallplaner könnte es auch wertvoll sein. Als Petrone schrieb in einer Rezension von 2019 Von den Auswirkungen des Ausbruchs auf die Bewohner von Herculaneum gibt es „entscheidende Auswirkungen auf das heutige Risiko eines ähnlichen Ergebniss wie rund drei Millionen Menschen, die in der Nähe des Vulkans leben, einschließlich Metropolitan Naples“.

Dies ist nicht alles Schicksal (oder Boom!) Und düster.

“Durch das Verständnis des Bildungsprozesses denke ich, dass es für die Gegenwart auch eine großartige Lektion gibt”, sagte Giordano. „In aktiven vulkanischen Bereichen, während es wichtig ist, alle Menschen möglicherweise in pyroklastischen Flüssen zu evakuieren, ist es auch wichtig, Häuser als Schutzhäuser zu fit zu passen, die der Wärme widerstehen können, wie sie für Waldbrände durchgeführt werden. Sollte jemand in einer verdünnten heißen Aschenwolke (as) in eine verdünnte heiße Aschenwolke gefangen werden, war es der Fall des unglücklichen alten Romanes in Herculaneum, es könnte die Möglichkeit geben, zu überleben und auf Rettung zu warten. “

Es klingt magisch, dass sich ein Mensch in Glas verwandeln könnte, aber weitaus besser, wenn das Studium des Guardian die Verdampfung, Verflüchtigung und Verglühung – oder die Saponifizierung – aller anderen verhindern kann.