Giờ đây, các nhà nghiên cứu đã giải mã được nguyên nhân tử vong của nạn nhân và phản ứng hóa học hình thành nên lớp thủy tinh bí ẩn, được cho là mô não hóa thạch.
Bộ hài cốt được cho là của một nam thanh niên bị chôn vùi dưới lớp tro núi lửa được khai quật tại Herculaneum – thị trấn ven biển bị xóa sổ cùng với thành phố Pompeii trong vụ phun trào.
Các mẫu thủy tinh bên trong hộp sọ và tủy sống cho thấy cơ thể của nạn nhân có thể đã đã bị nung nóng ở mức nhiệt trên 510°C trước khi bị làm nguội đột ngột, dẫn đến quá trình thủy tinh hóa.
"Yếu tố quyết định dẫn đến hiện tượng thủy tinh hóa không nằm ở quá trình nung chảy, mà nằm ở khả năng làm lạnh nhanh chóng", ông Guido Giordano, chuyên gia về núi lửa tại Đại học Roma Tre và là tác giả chính của nghiên cứu công bố trên Scientific Reports hôm thứ Năm, cho biết.
“Thủy tinh núi lửa được hình thành do sự nguội lạnh quá nhanh của dung nham, chẳng hạn như khi dòng dung nham chảy vào nước lạnh”, Giordano giải thích thêm.
Tuy nhiên, luồng mạt vụn núi lửa (pyroclastic flow) – luồng khí độc chứa hỗn hợp vật chất núi lửa – phun trào từ núi Vesuvius không thể là nguyên nhân khiến mô não của nạn nhân hóa thủy tinh, Giordano cho biết. Nghiên cứu chỉ ra rằng nhiệt độ của các luồng khí này không vượt quá 465°C và chúng cũng nguội dần theo thời gian.
Thay vào đó, dựa trên những quan sát thu được từ các vụ phun trào gần đây, nghiên cứu kết luận rằng một đám mây tro bụi cực nóng tồn tại trong thời gian ngắn có thể đã hội tụ những điều kiện cần thiết để quá trình thủy tinh hóa xảy ra ở mô não của nạn nhân. Tuy nhiên, những điều kiện đặc biệt cần thiết cho quá trình thủy tinh hóa mô mềm vẫn là vấn đề gây tranh cãi trong giới khoa học.
Từ tro bụi đến thủy tinh
Hộp sọ và cột sống của nạn nhân có thể đã giúp ngăn mô não không bị phân hủy hoàn toàn do nhiệt, tạo điều kiện cho quá trình thủy tinh hóa diễn ra.
Khác với luồng mạt vụn núi lửa trôi sát mặt đất, những đám mây tro bụi thường lơ lửng trong không khí. Tuy nhiên, hai hiện tượng này có liên quan đến nhau, ông Giordano cho biết.
"Các đám mây tro bụi là một phần của luồng mạt vụn, thường kém dày đặc hơn và hình thành ở rìa các luồng khí này. Các luồng khí trông sẽ giống một trận lở đất với nhiều mảnh vụn núi lửa, còn tro bụi ở vùng rìa sẽ mịn và mỏng hơn", ông giải thích. "Những đám mây này đủ nóng để gây tử vong".
Để đi đến phát hiện này, nhà nghiên cứu Giordano và các cộng sự đã tiến hành thử nghiệm nung nóng và làm nguội các mẫu thủy tinh thu thập từ hộp sọ và cột sống. Kết quả cho thấy mô não chuyển hóa thành thủy tinh ở nhiệt độ tối thiểu là 510°C.
“Các nạn nhân đã tử vong gần như ngay lập tức khi họ bị bao trùm bởi một khối khí có nhiệt độ lên tới 600°C”, ông Giordano cho biết.
Tuy nhiên, bà Alexandra Morton-Hayward, nhà nhân chủng học pháp y tại Đại học Oxford, cho rằng quá trình thủy tinh hóa mô mềm là “cực kỳ khó xảy ra”. Chủ nhân của kho dữ liệu độc nhất về 4.405 bộ não cổ đại từng được khai quật cũng tỏ ra hoài nghi về việc mẫu vật thủy tinh được tìm thấy có thực sự là mô não hay không.
Bà Morton-Hayward cho rằng mô hữu cơ, với thành phần chủ yếu là nước, chỉ có thể hóa thủy tinh khi được làm lạnh nhanh chóng ở nhiệt độ cực thấp dưới 0°C. Quá trình được gọi là bảo quản lạnh (trữ lạnh).
Phương pháp này sử dụng nitơ lỏng để làm lạnh mô, ngăn tinh thể băng hình thành và giữ nguyên cấu trúc phân tử. “Tôi không tin rằng mẫu vật này là ngoại lệ duy nhất”, bà nói.
Ông Giordano đã bác bỏ nghi ngờ này, khẳng định lớp thủy tinh có nguồn gốc hữu cơ. Nghiên cứu trước đó đã tìm thấy tế bào thần kinh và protein được bảo quản trong não của nạn nhân.
