赫库兰尼姆古城中，躺在床上的男子遗骸。下图为男子头骨中发现的玻璃碎片。图片来源：Pier Paolo Petrone

一项对一名2000多年前维苏威火山受害者的分析发现，火山灰是摧毁古罗马城市的“幕后黑手”。不知为什么，这名受害者没有和庞贝以北的赫库兰尼姆的2000名居民一起逃离正在喷发的火山。

当第一团炙热的火山灰迅速穿过城市时，他的大脑变成了黑色的玻璃碎片。如今，对这些碎片的分析提供了该男子和邻居在公元79年如何丧生的线索。2月27日，相关研究成果发表于《科学报告》。

直到最近，科学家还认为赫库兰尼姆的居民是因维苏威火山的热岩、灰烬和气体而丧生的。但当研究人员在2020年宣布发现这些黑色光滑的碎片时，一个新的“罪魁祸首”出现了——在这些火山碎屑流到达之前快速形成的火山灰云。然而，这种推测成立与否取决于大脑是否真的变成了玻璃。

美国生物医学研究机构“21世纪医学”的低温生物学家Brian Wowk说，要形成玻璃，液体需要迅速冷却，其分子会突然“冻结”成刚性结构，而不是形成晶体。因此，玻璃有时也被称为“液态固体”。作者之一、意大利罗马第三大学的火山学家Guido Giordano说，厚厚的火山碎屑流冷却速度太慢，因而无法形成玻璃。“它们可能需要数年才能冷却。”

“因此，我们提出了另一种假设：第一股热碎屑流在到达赫库兰尼姆之前就停止了——或者被引向了其他地方，而将较轻的火山灰和气体云带到了城市附近。”Giordano解释说，云团在消散前迅速加热了这座城市。快速的加热和冷却使液化的大脑在持续喷发的下一股火山碎屑流涌入前硬化成了玻璃。

这一理论的关键在于证明这些残骸并非通过缓慢冷却过程形成的晶体结构。为证明这一点，Giordano和同事对玻璃样本进行了更仔细的观察。研究人员将其置于持续升温的环境中，并测量其温度。当温度足够高时，“液态固体”会松弛并释放储存的势能，产生非线性的温度峰值。如果样品是结晶化的，就不会出现这种特征的弛豫和峰值。

研究人员报告称，在赫库兰尼姆发现的玻璃化大脑是目前已知唯一的自然保存的玻璃大脑。因此，他们对样本进行了详尽测试，以不同的加热速率重复实验，结果都是一样的。当科学家使用光谱学技术检查样本的分子结构时，发现了玻璃处于松弛状态的其他迹象。

美国史密森国家自然历史博物馆的火山学家Benjamin Andrews说：“这一发现表明，‘摧毁这座城市并导致此人丧生的事件’非常短暂，并且可能是突发的。”

Giordano说，赫库兰尼姆的这名男子选择在邻居逃离时留在卧室，而这可能满足了玻璃形成所需的非常特殊的条件。如果没有这些玻璃碎片，研究人员可能永远不会发现火山灰的致命影响。因为这样的火山灰只会留下几厘米的灰烬，而且它们被埋在40米厚的火山碎屑下。

Andrews说，这项研究是一个重要例证，表明即使小发现也能揭示这些事件的许多信息。“这些微小颗粒中蕴含了很多的故事和丰富的信息。”（赵宇彤）

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41598-025-88894-5