Rätsel des gläsernen Gehirns von Herculaneum gelöst

Von Markus Brauer

Der spektakuläre Untergang der römischen Stadt Pompeji nahe Neapel ist wohl die bekannteste Naturkatastrophe der Antike. Als der Vesuv am 24. August des Jahres 79 n. Chr. ausbricht, regnet es binnen kurzer Zeit Asche und Vulkangestein, bis die Schicht auf dem Boden rund drei Meter beträgt.

Wer sich im Freien aufhält, hat kaum eine Überlebenschance. Andere Menschen sind in ihren Häusern eingeschlossen, werden verschüttet oder ersticken, als giftige Gase die Stadt erreichen.

Bei dem Ausbruch des Vesuvs hatten hohe Temperaturen offenbar glasartige Strukturen im Gehirn eines Todesopfers gebildet. Dabei handelt es sich um winzige, dunkel schimmernde Fragmente in einem Schädel, der vor einigen Jahren in der antiken Stadt Herculaneum gefunden wurde.

„Dieser Fund ist etwas Besonderes“

Beim Ausbruch des Vulkans starben vermutlich Tausende Menschen am Golf von Neapel im heutigen Italien. Die Überreste der Körper, die in Pompeji und Herculaneum unter Lava, Schlamm und Asche gefunden wurden, liefern Forschern bis heute neue wissenschaftliche Erkenntnisse.

„Dieser Fund ist etwas Besonderes“, sagt Pier Paolo Petrone. Der Anthropologe von der Universität Neapel Federico II. beschäftigt sich seit 20 Jahren mit den Toten der Katastrophe. „Ich sah etwas glitzern im Inneren des Schädels und wusste sofort, dass ich da etwas beinahe Einmaliges vor mir habe.“

Temperaturen von bis zu 520 Grad Celsius

Da das Material nur im Schädel erhalten geblieben sei, habe die Theorie des verglasten Gehirns nahe gelegen. Bei speziellen Tests seien Proteine und Fettsäuren gefunden worden, die ebenfalls auf menschliche Hirnmasse und Haare am Kopf hindeuteten, erklärt der Forscher. Nach Angaben Petrones ist ein solcher Fund an archäologischen Stätten äußerst ungewöhnlich.

Hitze, Gase und Asche haben in Herculaneum auch verkohltes Holz zurückgelassen. Analysen davon deuteten auf Temperaturen von bis zu 520 Grad Celsius hin. Kurz danach sei die Temperatur wieder rasant gesunken.

Das Besondere ist: Nur bei einem der rund 2000 gefundenen Opfer wurde das Gehirn zu organischem Glas umgewandelt – mit teils erhaltenen Nervenstrukturen. Welche äußeren Extrembedingungen dafür erforderlich waren, berichtet jetzt ein Forschergsteam im Fachjournal „Scientific Reports“.

The brain of a man who died nearly 2000 years ago was turned to glass by extreme conditions during the eruption of Mount Vesuvius pic.twitter.com/t3tC9rQ9g8 — nature (@Nature) February 27, 2025

Ein Gehirn aus Glas

Damit eine Substanz zu Glas wird, muss eine Schmelze schnell genug abkühlen, um beim Erstarren nicht zu kristallisieren, sondern eine amorphe Struktur zu behalten. Das erfordert einen großen Temperaturunterschied zur Umgebung. Diese besonderen Bedingungen kommen in der Natur nur sehr selten vor, beispielsweise bei einigen Blitzeinschlägen oder Vulkanausbrüchen. Letztere können das natürliche Gesteinsglas Obsidian hervorbringen.

Auch organisches Material kann verglasen. Das ist allerdings extrem unwahrscheinlich, denn meist verkohlt oder verbrennt biologisches Gewebe durch die Hitze sofort. Nur selten ist der Temperaturkontrast außerdem stark genug, damit das Wasser in solchen Geweben amorph erstarren kann.

Das bisher einzige organische Glas der Welt wurde im Jahr 2020 in Herculaneum gefunden – ebendieser im Schädel eines jungen Mannes, der während des Vesuv-Ausbruchs starb.

Teile des Gehirns und Rückenmarks verglast

Wie elektronenmikroskopische Untersuchungen ergaben, handelte es sich bei den organischen Glasstücken aus Herculaneum um Teile des Gehirns und Rückenmarks dieses Mannes. In ihnen waren sogar noch die Nervenzellen des Toten zu erkennen – samt interner Strukturen wie Vesikeln, Filamenten und Membranen. Wie genau das Gewebe konkret zu Glas werden konnte, war jedoch lange ein Rätsel.

Forscher um Guido Giordano von der Universität Rom III sind diesem Rätsel jetzt nachgegangenn. Dafür untersuchten sie die physikalischen und chemischen Eigenschaften des verglasten Gehirns. Unter anderem indem sie Proben davon auf unterschiedliche Temperaturen erhitzten und wieder abkühlen ließen und dabei deren Verhalten unter dem Elektronenmikroskop beobachteten. Auf diese Weise konnten die Experten rekonstruieren, wie die ungewöhnliche Verglasung vor fast 2000 Jahren abgelaufen sein muss.

Wo starb der Mann beim Vesuv-Ausbruch?

Dabei ergab sich folgendes Szenario: In jener apokalyptischen Nacht liegt ein etwa 20 Jahre alter Mann in seinem Bett im Collegium Augustalium. Dabei handelt es sich um inem öffentlichen Gebäude, das der Verehrung von Kaiser Augustus gewidmet ist und sich an der Hauptstraße von Herculaneum befindet.

Er ist wahrscheinlich der Wächter des Collegiums. Doch dann unterbricht der Vulkanausbruch seine Nachtruhe: Vom rumorenden Vesuv ausgehend rast eine weit über 500 Grad heiße Aschewolke über die Stadt hinweg.

Erst verglast, dann verschüttet

Gluthitze, Rauch und Asche dieses Aschenstroms sind tödlich: Der Mann und viele weitere sterben nahezu gleichzeitig. „Die Wolke muss sich dann ebenso schnell wieder aufgelöst haben, so dass seine Überreste so schnell abkühlen konnten, dass der Verglasungsprozess ausgelöst wurde“, erklärt Giordano.

Der Schädelknochen und die Wirbelsäule dienten dabei wahrscheinlich als eine Art Schutzschild, der den direkten Kontakt des empfindlichen Gewebes mit der heißen Aschewolke verhinderte. „Erst später in der Nacht wurde die Stadt vollständig von den Ablagerungen der pyroklastischen Ströme verschüttet“, berichtet Giordano weiter. Diese Glutlawinen waren mit maximal 465 Grad deutlich kühler als die Aschewolke und kühlten außerdem viel langsamer ab.

Besondere Bedingungen am Fundort

Sie allein hätten die Verglasung daher nicht verursachen können, wie die Experimente ergeben haben. Weil das pyroklastische Material aber die Toten umschloss, sorgte es dafür, dass das verglaste Gehirn bis heute erhalten geblieben ist.

Warum jedoch nur das Gehirn des Collegium-Wächters auf diese Weise verglaste und nicht das der anderen zahlreichen Toten, ist noch völlig unklar. Womöglich waren besondere Bedingungen am Fundort des Mannes dafür verantwortlich, wie die Forscher mutmaßen.

15 bis 20 Prozent der Bevölkerung von Pompeji starben

In der versunkenen Römerstadt am Fuße des Vesuvs stoßen Archäologen immer wieder auf spektakuläre Funde. Seit 1997 gehören die archäologischen Überreste der Stadt zum Unesco-Weltkulturerbe.

Archäologen gehen davon aus, dass bei dem Vulkanausbruch 15 bis 20 Prozent der Bevölkerung von Pompeji starben. Von der 22 Hektar großen archäologischen Stätte ist etwa ein Drittel immer noch unter Vulkanasche begraben. Die Ausgrabungsstätte nahe Neapel gehört zu den beliebtesten Touristenzielen in Italien. Nur das Kolosseum in Rom hat noch mehr Besucher.

Bekanntestes Beispiel für Plinianische Eruption

Der Ausbruch des Vesuv bei Neapel im Jahre 79 n. Chr. ist das bekannteste Beispiel einer  Plinianischen Eruption. Damals wurden die Städte Pompeji, Herculaneum, Stabiae und Oplontis unter Asche und Bimsstein vollständig begraben.

Plinianische Eruptionen sind gewaltige explosive Vulkanausbrüche, die mit enormen Aschenfällen verbunden sind. Ihren Namen verdanken sie dem Augenzeugen und Chronisten Plinius dem Jüngeren, der den Ausbruch des Vesuvs und den Untergang Pompejis in zwei Briefen an den römischen Geschichtsschreiber Cornelius Tacitus beschrieb. Sein Onkel, der Naturforscher Plinius der Ältere, fand bei diesem Ausbruch den Tod.