زجاج غامض من جمجمة ضحية ثوران فيزوف

تحول دماغ شاب إلى زجاج： اكتشاف علمي جديد

نادرًا ما يتشكل الزجاج بشكل طبيعي من المواد العضوية. ومع ذلك، في عام 2020، اكتشف الباحثون مادة زجاجية سوداء اللون داخل جمجمة شخص قُتل أثناء ثوران بركان جبل فيزوف الإيطالي في عام 79 ميلادي.

تسلسل الأحداث التي أدت إلى التحول

والآن، يقول العلماء إنهم توصلوا إلى تسلسل الأحداث التي قتلت الضحية على الأرجح وأدت إلى تكوين هذا الزجاج الفريد والمحيّر، والذي يُعتقد أنه يشكل في الأساس نسيجًا دماغيًا متحجرًا.

تحليل الزجاج داخل الجمجمة

تعود البقايا التي تم انتشالها من مدينة هيركولانيوم الساحلية، التي تم محوها مع بومبي بسبب الثوران البركاني، إلى شخص يُعتقد أنه شاب وُجد مستلقياً على وجهه على سرير مدفوناً تحت الرماد البركاني.

درجات الحرارة اللازمة لتكوين الزجاج

يشير تحليل جديد لعينات من الزجاج الموجود داخل الجمجمة والنخاع الشوكي إلى أن أنسجة جسم الشخص لا بد أنها سُخنت إلى أكثر من 510 درجة مئوية (950 درجة فهرنهايت) قبل أن تبرد بسرعة للسماح للزجاج بالتشكل في عملية تعرف باسم التزجيج.

عملية التزجيج： كيف تحدث؟

وقال جويدو جيوردانو، عالم البراكين في جامعة روما تري في روما والمؤلف الرئيسي للدراسة التي نُشرت يوم الخميس في مجلة التقارير العلمية: "إن عملية تحول أي شيء سائل إلى زجاج هي التبريد السريع وليس التسخين السريع".

وأضاف جيوردانو: "يتشكل زجاج الأوبسيديان، وهو زجاج بركاني، عندما يتم تبريد الحمم البركانية بسرعة كبيرة، على سبيل المثال، عندما تدخل في الماء".

ومع ذلك، قال إن تدفقات الحمم البركانية، المكونة من مواد بركانية سريعة الحركة وغازات سامة، التي اندفعت من بركان فيزوف ودفنت هيركولانيوم لا يمكن أن تكون قد تسببت في تحول أنسجة دماغ هذا الشاب إلى زجاج. وقالت الدراسة إن درجات حرارة هذه التدفقات لم تصل إلى أعلى من 465 درجة مئوية (869 فهرنهايت). بالإضافة إلى أنها كانت ستبرد ببطء.

ربط الرماد بالزجاج： العلاقة بين السحابة والجمجمة

وخلصت الدراسة إلى أنه بدلاً من ذلك، واستناداً إلى ملاحظات الانفجارات البركانية الأخيرة، فإن سحابة الرماد شديدة الحرارة التي تبددت بسرعة كان من الممكن أن تخلق الظروف اللازمة لحدوث تزجيج أنسجة المخ البشري. لكن مجموعة الظروف المحددة اللازمة لتزجيج الأنسجة الرخوة أثارت بعض الشكوك في المجتمع العلمي.

حماية الجمجمة والعمود الفقري

من المحتمل أن تكون جمجمة الشاب وعموده الفقري قد حمت الدماغ من "الانهيار الحراري الكامل"، مما سمح بتكوين شظايا من الزجاج العضوي الفريد من نوعه.

وخلافًا لتدفقات الحمم البركانية التي تعانق الأرض، فإن سحابة الرماد تكون محمولة في الهواء. ومع ذلك، قال جيوردانو إن الاثنين مرتبطان.

"ما هي سحابة الرماد؟ إنها جزء مخفف من تدفق الحمم البركانية. وعادةً ما تتشكل عند الحواف، أعلاه وجانبيًا، حيث تكون معظم المواد مثل الانهيار الجليدي أو الانهيار الأرضي، لكن الجزء المحيطي يكون من رماد جزيئات أدق حيث يمكن أن تكون هذه السحب ساخنة بما يكفي لقتلك."

نتائج التجارب على الزجاج

وللتوصل إلى النتائج، قام جيوردانو وزملاؤه بتبريد وتسخين أجزاء من الزجاج المأخوذة من داخل الجمجمة والعمود الفقري بشكل منهجي لفهم درجة الحرارة والتبريد اللاحق اللازم. ووجدوا أن أنسجة المخ تحولت إلى زجاج عند درجة حرارة لا تقل عن 510 درجة مئوية (950 فهرنهايت).

تأثير سحابة الرماد على الضحايا

وأضاف قائلاً: "قتلت سحابة الرماد الأشخاص على الفور بشكل أساسي، لأنهم كانوا غارقين في سحابة ربما كانت درجة حرارتها حوالي 510 أو ربما 600 درجة مئوية (مئوية)".

وقال جيوردانو إنه في أسفل طبقات الرماد والركام التي دفنت هيركولانيوم توجد طبقة من الرماد البركاني الناعم الذي ربما ترسب بسبب سحابة الرماد.

آراء العلماء حول تزجيج الأنسجة الرخوة

وقالت ألكسندرا مورتون-هايوورد، عالمة الأنثروبولوجيا الجنائية في جامعة أكسفورد البريطانية، إن تزجيج الأنسجة الرخوة "غير محتمل بشكل لا يصدق"، مضيفة أنها غير مقتنعة بأن المادة الزجاجية كانت نسيجًا دماغيًا. جمعت مورتون-هايوورد أرشيفًا فريدًا من المعلومات حول 4,405 دماغًا اكتشفها علماء الآثار. ولم تشارك في البحث.

وقالت إن الأنسجة العضوية، التي تتكون في معظمها من الماء، لا يمكن تزجيجها إلا عن طريق التبريد السريع إلى درجات حرارة منخفضة للغاية، أقل بكثير من الصفر المئوي (32 درجة فهرنهايت), وهي عملية تعرف باسم الحفظ بالتبريد.

التحفظ بالتبريد： عملية معقدة

وتنطوي عملية الحفظ بالتبريد على تبريد الأعضاء في النيتروجين السائل لمنع تكوّن الجليد، وتثبيتها في حالة تشبه الحالة الصلبة مع الحفاظ على بنيتها الجزيئية. "أنا لست مقتنعاً بأن هذه (القطعة الأثرية) هي الاستثناء الوحيد لهذه القاعدة."

استنتاجات حول الزجاج العضوي المنشأ

وقال جيوردانو إنه ليس هناك شك في أن الزجاج عضوي المنشأ. وأشار إلى أن الأبحاث السابقة قد أظهرت أن الخلايا العصبية و البروتينات في دماغ الفرد كانت محفوظة.