一场火山喷发，把他的大脑烤成了“玻璃”

图片来源： PierPaolo Petrone

撰文 | 二七

审校 | 王怡博

公元79年，意大利南部的 维苏威火山 发生了最著名的一次火山爆发——炽热的火山灰和火山气体喷射到高达33千米的高空，直达平流层，释放的能量相当于广岛原子弹爆炸的10万倍。更重要的是，滚滚的火山碎屑流覆盖了 庞贝古城 。

就在如今意大利那不勒斯湾畔，有一座名为赫库兰尼姆的古罗马小镇。虽然不如庞贝有名，但这里也没能逃脱被火山喷发席卷的命运。这里还保留了唯一一处古典时代的藏书室，里面上千卷莎草纸卷轴在这场火山喷发中被烤成了木炭。

直到今天，对这场火山喷发的研究仍在带来令人震惊的发现：就在赫库兰尼姆一具遗骸的头骨内，研究者发现了一些深色的玻璃态物质。最近，一项发表于《科学报告》（ Scientific Reports ）的研究提出，是火山喷出的火山灰流，将这名死者的大脑烤成了“玻璃”。

图片来源：原论文

这具遗体发现于20世纪60年代中期，在据信专为奥古斯都皇帝祭礼建造的奥古斯塔利学院（Collegium Augustalium）内，研究者在层层火山碎屑物的掩盖下，发现了这名躺在木床上的死者。虽然不知道他为何 孤身一人 躺在这里，没有随其他人一起逃难。但根据这间房屋的布置，研究者推测他是这所学院的管理者。

然而，当那不勒斯费德里克二世大学先进生物医学科学系的首席研究员PierPaolo Petrone和同事前往这处考古遗址勘察时，他们在这名火山受害者的头骨内发现了一些 深色、亮闪闪的碎块 ，看起来和黑曜石一样。随后的扫描电镜成像结果发现，这些碎块中还保留了一些复杂的纹路，有些纹路的形态就像是神经元、轴突或是髓鞘的结构。

图片来源：原论文

结合这些特征与碎块的保存位置，研究团队得到了一个令人震惊的结论：这可能是这名死者的大脑玻璃化后的产物。也就是说，是公元79年的维苏威火山喷发，将这位死者的大脑烧成了“玻璃”。

之所以要给这里的“玻璃”打上引号，是因为这些深色碎块的主要成分并不是我们熟悉的 二氧化硅 ，只是这位死者的大脑变成了 玻璃态 ，或者说一种 非晶质的状态 。

我们都知道，液体冷却到特定的温度后会凝固成固态，比如水可以冻结成冰。但我们常见的冰还有另一种重要的性质——它是 晶体 ，冰内部的分子有序组成了晶格结构，不能自由地移动。然而玻璃或其他玻璃态的物质却是一种非晶质材料，它虽然看起来是固体，但从微观角度看却并非如此——事实上，这种物质的原子或分子排列很杂乱，像液体一样，并不像固体那样具有长程有序性，而 只在小范围内保持短程有序的状态 ，可以说是类似于固态的液体。

一般来说，制备玻璃通常会先加热原料直到其熔化为液体，但存在一个重要的条件： 冷却速度需要足够快 。这是因为晶体生长，或者说分子排列成有序的晶格需要时间，当冷却的时间极端，分子“来不及”排列成晶格，液体就会“绕过”结晶过程，脱离平衡状态，成为玻璃。

想要将这位死者的大脑玻璃化，也需要同样的条件：足够将大脑融化的高温，以及足够快速的冷却过程。就在最近发表于《科学报告》的研究中，Petrone和同事逐一讨论了这些条件如何形成，还原了这位死者生前最后一刻的经历。