Хмара піднімалася з гори

«Хмара піднімалася з гори, на такій відстані, що ми не могли розрізнити, з якої саме, але потім ми дізналися, що це був Везувій. Найкраще, як я можу описати її форму, це уподібнити її до сосни. Вона здіймалася до неба з дуже довгим стовбуром, з якого виростали деякі гілки». Це був 79 рік нашої ери, і так описав початок однієї з найвідоміших природних катастроф в історії єдиний виживший, який залишив письмове свідчення, Пліній Молодший. Доля Помпеї та інших населених пунктів, постраждалих від смертоносного виверження, добре відома, так само як і знамениті гіпсові відливки тіл деяких із тисяч жертв.

Але був один унікальний випадок серед усіх. Коли у XX столітті розкопали руїни Геркуланума, невеликого прибережного містечка, яке було поховане під розпеченим зсувом Везувію, серед понад 300 жертв було знайдено лише одну, чий мозок зазнав рідкісного ефекту вітрифікації; мозок перетворився на щось на зразок скла, схожого на обсидіан. Тепер нове дослідження пояснює, який процес спричинив цей небачений раніше результат.

Саме у XVIII та XIX століттях розпочалися великі розкопки Помпеї. Там було знайдено останки понад 1000 людей. У 1863 році археолог Джузеппе Фіореллі, відповідальний за роботи, почав виявляти у товстому шарі вапняного попелу порожнини, які залишилися після розкладання тіл, і розробив метод створення гіпсових відливків, використовуючи ці порожнини як форми.

Останки людини, яка померла у своєму ліжку в Collegium Augustalium, Геркуланум.

У Геркуланумі, навпаки, були знайдені відносно добре збережені скелети, здебільшого скупчені в дюжині кам'яних хатин, де зберігалися човни, біля пляжу. Мешканці шукали там спосіб врятуватися від пекла, яке насувалося на них, вийшовши в море, але знайшли смерть, коли лавина попелу, викинутого вулканом, засліпила входи до їхніх притулків.

Кілька дослідників намагалися пояснити, який процес зберіг ці останки, порівняно з останками з сусідньої Помпеї. В Університеті Федеріко II в Неаполі антрополог-криміналіст П'єр Паоло Петроне припустив, що екстремальне тепло близько 400 градусів швидко випарувало рідини організму та м'які тканини, залишивши обгорілі кістки, просочені мінеральними залишками.

Самотній охоронець

Але щось відмінне від усього було знайдено в Collegium Augustalium в Геркуланумі, громадській будівлі, присвяченій культу імператора Августа, яка була розташована на головній вулиці, Decumanus Maximus. Це був чоловік близько 20 років, імовірно охоронець дільниці, який помер сам, лежачи у своєму ліжку, і був похований у попелі. З внутрішньої частини його черепа було вилучено склоподібну і чорну масу: його вітрифікований мозок.

Як опублікували Петроне та його співробітники у 2020 році, тканини мозку рідко зустрічаються в археологічних знахідках, але в будь-якому випадку вони зазвичай піддаються процесу омилення, коли жири перетворюються на мило. Мозок тієї людини, перетворений на органічне скло, є єдиним відомим випадком. Петроне розповідає історію англійського в'язня в Другій світовій війні, якого німецькі солдати змушували оглядати розбомблені притулки. Тіла, які він знаходив, за його словами, були амальгамами кісток і жиру, що утворювали компактну масу. «Це ситуація дуже схожа на ту, яку я побачив, коли вперше побачив скелет охоронця», — стверджує він.

Коли Петроне досліджував матеріал з черепа охоронця, «протеомний аналіз виявив кілька білків і жирних кислот, які були високо експресовані в тканині людського мозку», — зазначає він. В іншому пізнішому мікроскопічному дослідженні його команда виявила збереження мозкових структур: «Ми показали виявлення цілої центральної нервової системи, надзвичайно збереженої в головному та спинному мозку, представленої нейронами, з'єднаними щільною мережею аксонів, у яких ми змогли розрізнити навіть мієлінові оболонки».

Але який процес спричинив трансформацію мозку охоронця? У новій роботі, опублікованій у Scientific Reports, від групи Nature, Петроне та його співробітники пояснюють, що в природі вітрифікація відбувається лише внаслідок дуже швидкого заморожування та при дуже низькій температурі, що затверджує матеріал, запобігаючи утворенню кристалів. У випадку біологічних тканин, що складаються в основному з води, цього можна досягти шляхом занурення в рідкий азот, метод, який використовується для кріоконсервації.

Швидке нагрівання та охолодження

Аналізуючи властивості матеріалу та моделюючи процес, дослідники доводять, що для вітрифікації потрібно було, щоб мозок нагрівся вище 510 градусів, а потім швидко охолодився, і кістка запобігла повному руйнуванню тканини. Але оскільки пірокластичний потік — лавина вулканічних матеріалів — не перевищував би 465 градусів і охолоджувався б повільно, вони роблять висновок, що першою атакою вулкана була дуже гаряча, але нещільна хмара, яка розсіялася за лічені хвилини. Таким чином, тіло було піддано впливу кімнатної температури, і раптове охолодження вітрифікувало тканину. Швидкість процесу, за словами Петроне, «дозволила зафіксувати та зберегти неушкодженими більшість мозкових структур», перш ніж пірокластична течія поховала Геркуланум і зберегла ті рідкісні фрагменти для історії.

Петроне пояснює, що нічого з цього не сталося з жертвами Помпеї через різницю у відстані до вулкана та температурі, що пояснює різницю в останках. «До Помпеї не дійшли перші три пірокластичні потоки, перший з яких був найгарячішим», — каже він, додаючи, що гаряча і швидкоплинна атака на Геркуланум застала охоронця у його помешканні. Коли хмара продовжила свій шлях до моря, щоб зруйнувати навіси, де мешканці знайшли притулок, «температура вже впала, як через зіткнення з морською водою, так і через випаровування м'яких тканин».

Антрополог і біоархеолог з Університету Індіанаполіса Крістофер Шмідт, який не брав участі в дослідженні, але аналізував скелети з Геркуланума, погоджується, що особливе становище охоронця могло мати значення: «Він розташований далеко від складських приміщень, де з'явилася більшість жертв. Схоже, він один у кімнаті, тому його не захищали інші люди. Можливо, він зазнав впливу вищих температур». Шмідт ще у 2015 році висунув ідею про першу гарячу хмару перед пірокластичним потоком, тому гіпотеза Петроне здається йому правдоподібною. Натомість він заперечує: «Я не впевнений, чи є обґрунтування вітрифікації переконливим, особливо з таких причин, як те, що це, здається, не відбувається під час кремацій чи інших випадків спалення тіл».

Зі свого боку, вулканолог Гвідо Джордано з Римського університету Тре та перший автор роботи, коментує, що «кремація — це процес спалювання, тоді як вітрифікація — це процес охолодження; кремація не може виробляти скло». Майже 2000 років потому ті два дні, коли юний Пліній вважав, що це «остання нескінченна ніч для світу», продовжують розкривати дивовижні таємниці.