Africa-Press – Côte d’Ivoire. En 2020, une équipe de chercheurs italiens annonçait avoir fait sur le site d’Herculanum, en Italie, une découverte unique au monde: un cerveau qui se serait transformé en verre lors de l’éruption du Vésuve en l’an 79 de notre ère. Après avoir consacré deux études à analyser les caractéristiques biologiques du matériau noir et brillant pour en conclure qu’il s’agissait bien d’un cerveau humain, ces mêmes chercheurs, secondés par des experts en science et ingénierie du verre, démontrent à présent comment a pu se produire le processus de vitrification du point de vue physique, apportant des données nouvelles quant au déroulement de la catastrophe qui a enseveli la ville romaine située à 7 km seulement du volcan.
Comment un cerveau humain s’est-il transformé en verre lors de l’éruption du Vésuve ?
C’est l’anthropologue forensique PierPaolo Petrone qui a le premier remarqué l’étrange matériau fragmenté localisé au niveau de l’occiput d’un squelette trouvé dans les vestiges de la ville d’Herculanum. « J’ai vu quelque chose qui brillait à l’intérieur du crâne brisé », expliquait-il à l’AFP en 2020. Examinés au microscope électronique, ces petits morceaux noirs mesurant jusqu’à un centimètre de largeur et rappelant l’obsidienne ont révélé des réseaux complexes de neurones et d’axones. Pas de doute, déclaraient donc les chercheurs dans la revue PLoS ONE en 2020, il s’agit d’un cerveau !
Sa valeur est d’autant plus importante qu’il est rare de pouvoir aussi bien observer dans un cerveau ancien le système nerveux central, assuraient-ils à l’époque. En reconstituant les étapes qui ont mené au phénomène physique de sa vitrification, l’étude présente, publiée dans la revue Scientific Reports, démontre une seconde fois son unicité.
Le corps du défunt était entièrement carbonisé
En 1960, les restes d’un squelette allongé sur un lit en bois sont mis au jour dans une petite pièce du Collegium Augustalium, un bâtiment public dédié au culte de l’empereur Auguste, situé dans la rue principale (Decumanus maximus) d’Herculanum. Il s’agit d’un jeune homme âgé d’environ 20 ans, dont on pense qu’il pouvait être le gardien du Collegium. Il reposait sur le ventre, le visage plongé dans la couche de cendres et de lapilli qui l’avait recouvert lors de l’éruption.
Entièrement carbonisé, son crâne était fissuré, la partie postérieure ayant explosé. Heureusement, les archéologues qui ont procédé à sa mise au jour l’ont laissé quasiment intact – ce dont se réjouissent les chercheurs actuels, car ils peuvent aujourd’hui l’examiner de manière plus approfondie qu’il y a 65 ans grâce à de nouvelles technologies.
L’hypothèse de la nuée ardente
Dès leurs premières observations, ils ont d’ailleurs présumé à partir des indices récoltés in situ que les transformations subies par le corps du jeune homme résultaient de son « exposition à une vague pyroclastique chaude qui a pris la forme d’un nuage turbulent avançant à grande vitesse, riche en gaz chauds, en cendres et en vapeur ». Selon cette hypothèse, une nuée ardente aurait atteint Herculanum, et non Pompéi, ce qui aurait entraîné la mort des citadins par la vaporisation de leurs fluides corporels.
Comme démontré en 2020, cette hypothèse est corroborée par la présence d’une masse spongieuse solidifiée emprisonnant les os de la poitrine de la victime du Collegium. C’est le seul habitant d’Herculanum à présenter cette particularité, mais la majorité des autres victimes ayant été retrouvées au bord de la mer, ceci laisse présumer qu’elles n’ont pas forcément été exposées aux mêmes phénomènes. Selon les chercheurs, cette masse spongieuse est caractéristique de l’exposition à une « tempête de feu », telles qu’elles se sont produites au cours de la Seconde Guerre mondiale dans les villes qui ont subi des bombardements particulièrement intensifs (Coventry, Dresde ou Hambourg par exemple).
Le bois a été soumis à une température de 520°C
Lors de leurs premières analyses in situ, les archéologues ont ainsi cherché des indices de la présence d’un feu extrême, et détecté sur le bois carbonisé du Collegium une température maximale de 520°C. « Cela suggère qu’une chaleur radiante extrême a pu enflammer la graisse corporelle et vaporiser les tissus mous », relataient-ils en 2020 dans le New England Journal of Medicine. Mais la vaporisation n’explique pas la présence des fragments dispersés au niveau du crâne. Seule explication: une chute rapide de la température a dû suivre la nuée ardente, transformant ainsi le cerveau en verre.
Dans quelles circonstances le verre peut-il exister à l’état naturel ?
Avant de démontrer aujourd’hui ce phénomène, les chercheurs expliquent dans quelles circonstances le verre peut exister à l’état naturel sur Terre. Dans la mesure où « l’état vitreux représente une phase condensée non cristalline et non équilibrée de la matière », la formation du verre se produit à une température dite fictive qui dépend de la vitesse de refroidissement. Première implication: « les verres naturels ne peuvent être présents sur Terre que si leur température fictive est supérieure à la température ambiante », développent les auteurs. Ce qui peut se produire dans un environnement volcanique lorsque le magma refroidit rapidement, donnant lieu à la création de verres siliciques comme l’obsidienne, ou lorsque la foudre fait fondre des roches qui se désintègrent sous forme de fulgurites.
Mais à la différence du magma et des roches, les tissus organiques contiennent beaucoup d’eau, ce qui suppose « qu’ils ne peuvent être vitrifiés que par une trempe et un stockage à une température bien inférieure à 0°C », comme pratiqué lors de la cryogénisation par immersion dans l’azote liquide à une température de -120°C.
Reconstitution de l’histoire thermique des échantillons de cerveau vitrifié
Grâce à de nouvelles analyses reposant sur la calorimétrie et la spectroscopie Raman, les chercheurs entreprennent alors de reconstituer l’histoire thermique des échantillons prélevés, déduisant la température d’apparition de la transition vitreuse. D’après leurs tests, dans une fourchette commençant à 420°C, c’est la température la plus haute, à 510°C, qui est la plus probable. Or on présume que la plupart des victimes d’Herculanum ont succombé aux coulées pyroclastiques qui se sont déversées sur la ville, et la température de ces coulées (avalanches de magma, de cendres et de gaz) est moindre, s’élevant en moyenne à environ 350°C et au maximum à 465°C. Par ailleurs, les coulées refroidissent très lentement, ce qui ne correspond ni aux conditions de formation du verre, ni à la préservation des tissus organiques.
La première coulée pyroclastique sur Herculanum était une nuée ardente
À partir de ces données, le volcanologue Guido Giordano de l’université de Roma Tre, premier auteur de l’étude, reconstitue un scénario qui confirme l’hypothèse de la nuée ardente sur Herculanum: « Les premières heures de l’éruption ont donné lieu à la colonne éruptive observée et décrite par Pline le Jeune, dans la nuit du 24 août (ou du 24 octobre), puis les premières coulées pyroclastiques ont progressivement détruit Herculanum, détaille-t-il dans un communiqué. La première d’entre elles n’a atteint la ville qu’avec son lot de nuages de cendres diluées mais très chaudes, dépassant largement les 510 degrés Celsius. Elle a laissé quelques centimètres de cendres très fines sur le sol, mais l’impact thermique a été terrible et meurtrier, même s’il a été suffisamment bref pour laisser – du moins dans le seul cas de la découverte du Collegium Augustalium – des vestiges cérébraux encore intacts. Le nuage a dû se dissiper tout aussi rapidement, permettant à ces restes de se refroidir si vite qu’ils ont déclenché le processus de vitrification. Ce n’est que plus tard dans la nuit que la ville a été complètement ensevelie par les dépôts des coulées pyroclastiques ».
L’archéologie peut contribuer à prévenir les dangers des éruptions actuelles
Au-delà du phénomène spectaculaire – et effrayant – que représente la vitrification du cerveau du jeune gardien d’Herculanum, le volcanologue tient à souligner combien cette reconstitution des événements est primordiale du point de vue de la prévention: « Ce scénario est d’une grande importance non seulement pour ce qui est de la reconstitution historique et volcanologique, mais aussi pour la protection civile, car il définit un risque très élevé même pour des flux très dilués qui n’ont pas un grand impact sur les structures, mais qui peuvent être mortels en raison de leurs températures. Mieux on les connaîtra, plus on pourra prendre des mesures de prévention et d’atténuation efficaces ».
Autre implication: cette découverte pourrait conduire à chercher d’autres types de preuves biologiques, jusqu’à présent non récoltées, sur les sites ensevelis lors de l’éruption du Vésuve. Une piste intéressante, mais trouvera-t-on d’autres exemples de transformation physique aussi spectaculaire ?
Pour plus d’informations et d’analyses sur la Côte d’Ivoire, suivez Africa-Press
