En 79, le Vésuve a transformé ce cerveau en morceaux de verre

Quand le Vésuve est entré dans une fureur dont seuls les volcans ont le secret en l’an 79, Herculanum était l’une des nombreuses villes suffoquant sous les cendres et ravagées par les coulées pyroclastiques incandescentes. Trois siècles après le début des fouilles, les spécialistes sont encore incertains quant aux causes exactes de la mort des victimes de cette métropole autrefois animée.

Plusieurs explications ont été avancées, comme l’effondrement de bâtiments, des débris volants et les bousculades des habitants en fuite. D’autres études pointaient du doigt l’inhalation de cendres et de gaz volcaniques, un choc thermique soudain et même la vaporisation des tissus mous des victimes.

Deux études parues en 2020 apportent de nouveaux rebondissements à ce mystère.

L’une a conclu que les personnes s’étant réfugiées dans les hangars à bateaux de la ville n’avaient pas été brûlées ou vaporisées, mais cuites de l’intérieur, comme si elles avaient été placées dans un four en pierre. L’autre portait sur une victime mise au jour dans un quartier différent de la ville, dont le cerveau semblait avoir fondu avant de se vitrifier.

Ces deux récits de métamorphoses biologiques seront confirmés par des études futures, mais cela ne veut pas dire pour autant que nous saurons enfin comment les victimes du Vésuve ont péri. Les chercheurs peuvent uniquement affirmer que tel phénomène pourrait s’être produit au moment de leur mort. 

De nombreuses preuves flagrantes ont été perdues avec le temps, à tel point que « nous ne serons probablement jamais capables de connaître le fin mot de l’histoire » sur la mort des habitants, confie Elżbieta Jaskulska, ostéo-archéologue à l’université de Varsovie qui n’a pris part à aucune des deux études. Tenter de résoudre cette énigme en vaut toutefois la peine, et pas seulement pour compléter les chapitres d’une histoire iconique.

« Les catastrophes volcaniques n’arrivent pas que dans le passé », explique Janine Krippner du Programme global de volcanisme de la Smithonian Institution, qui n’a pas pris part à l’étude.

Nombreux sont les volcans sur Terre capables d’éruptions similaires. L’histoire peut donc se répéter. Comprendre comment ces coulées pyroclastiques ont nui aux individus par le passé pourrait permettre aux secours de mieux s’équiper pour soigner les victimes qui, bien que blessées, parviendront à survivre à la colère des volcans.

DES MORTS QUI FONT ENCORE DÉBAT

Il ne fait aucun doute qu’en cette journée d’été de l’an 79, les coulées pyroclastiques composées de cendres ardentes et de gaz constituaient l’arme la plus mortelle du Vésuve. De par leur concentration plus élevée en gaz, celles qui ont balayé Herculanum sont appelées déferlantes pyroclastiques.

Les scientifiques ont longtemps supposé que la plupart des victimes de l’éruption étaient mortes asphyxiées par les cendres et les gaz toxiques. Selon plusieurs études parues au cours des vingt dernières années et co-rédigées par Pier Paolo Petrone, paléobiologiste au Centre hospitalier universitaire Federico II de Naples en Italie, la hausse des températures a été si élevée que les organes internes de nombreux individus ont soudainement cessé de fonctionner, résultant ainsi en la mort par choc thermique extrême de ces derniers.

En 2018, Pier Paolo Petrone et ses collègues ont relevé la présence de composés rougeâtres et riches en fer sur les ossements souvent fissurés de plusieurs victimes d’Herculanum. D’après eux, cela était le résultat de la destruction des globules rouges occasionnée par l’augmentation extrême des températures et la vaporisation des tissus mous (comme les muscles, les tendons, les nerfs et la graisse). Les liquides cérébraux en ébullition auraient également exercé une pression sur le crâne, jusqu’à le faire exploser. Ces affirmations se sont heurtées au scepticisme de certains spécialistes, soulignant au passage que les corps incinérés à des températures bien supérieures ne présentaient aucune trace de vaporisation.

Ce sujet fait encore l’objet de nombreux débats et l’étude de Petrone et al. publiée en janvier 2020 dans la revue New England Journal of Medicine n’a fait qu’ajouter de l’huile sur le feu.

UN CERVEAU VITRIFIÉ

Rares sont les tissus cérébraux mis au jour lors de fouilles archéologiques. Quant à ceux qui sont exhumés, ils sont souvent en mauvais état de conservation et se sont transformés en un mélange savonneux de composés comme le glycérol et les acides gras. Dans le cadre de son étude de 2020, Pier Paolo Petrone s’est intéressé à un individu mis au jour dans les années 1960 dans le Collegium Augustalium, un édifice dédié au culte de l’empereur Auguste, qui fut à la tête de Rome de 63 av. J.-C. jusqu’en l’an 14.

Contre toute attente, les scientifiques ont découvert à l’intérieur du crâne fissuré une substance vitrifiée. C'était déjà une surprise, car l’éruption n’a pas produit de matière volcanique vitrifiée. La substance crânienne était composée de protéines et d’acides gras courants dans le cerveau, ainsi que d’acides gras généralement présents dans les sécrétions sébacées des cheveux. Aucune source végétale ou animale de ces substances n’a été identifiée à proximité du site.

Selon Pier Paolo Petrone, les éclats vitrifiés sont probablement des restes du cerveau de la victime. Ce sont aussi les premiers éléments de ce type à avoir été mis au jour dans un contexte ancien ou moderne.

Ces tissus transformés en verre seraient le résultat d’une vitrification, processus au cours duquel une matière est chauffée jusqu’à sa liquéfaction avant d’être très rapidement refroidie. Elle prend alors la forme de verre plutôt qu’un autre solide. Des restes de bois calciné découverts à proximité suggèrent que la température au sein du bâtiment aurait atteint 520°C, ce qui était suffisant pour enflammer la graisse corporelle, vaporiser les tissus mous et faire fondre les tissus cérébraux. Ces derniers auraient ensuite soudainement refroidi, sans que l’on sache par quoi à l’heure actuelle, indique le paléobiologiste.

« Il est à la fois étonnant et effrayant de penser qu’une chaleur particulièrement intense peut transformer notre cerveau en verre », remarque Miguel Vilar, anthropobiologiste à la National Geographic Society qui n’a pas pris part à l’étude.

Pour l’heure, il est impossible d’affirmer avec certitude qu’il s’agit bien de matière cérébrale vitrifiée. Le processus de vitrification impliqué ici n’a pas encore été complètement analysé d’une part, et d'autre part les chercheurs ignorent encore pourquoi le cerveau de la victime est le seul, à l’heure actuelle, à avoir connu un tel sort parmi les victimes d’éruptions volcaniques.

LE COLLAGÈNE, INDICATEUR D’IMPORTANCE

La seconde étude, également parue en janvier 2020 dans la revue Antiquity, s’est intéressée à des restes qui semblent indiquer une tout autre fin pour les victimes exhumées le long du rivage à Herculanum. Les hommes s’étaient rassemblés sur la plage dans l’espoir de procéder à une évacuation par la mer, tandis que les femmes et les enfants s’étaient principalement réfugiés dans les fornici, des abris à bateaux en pierre. Personne n’a survécu et 340 corps ont été exhumés sur le site à ce jour.

Pendant longtemps, les ossements des victimes ont été perçus comme de simples restes. Mais le recours à de nouvelles techniques scientifiques au cours de la dernière décennie a rendu possible l’analyse de fragments humains calcinés, offrant ainsi un aperçu des derniers instants des victimes.

« Vous pouvez en savoir beaucoup sur la vie d’une personne à partir de ses restes incinérés », confie Tim Thompson, anthropobiologiste appliqué à l’université de Teesside, en Angleterre. Avec ses collègues, il a eu l’idée d’employer ces techniques pour les victimes du Vésuve.

L’équipe a étudié les côtes de 152 individus exhumés dans six des 12 fornici. Elle s’est intéressée à la qualité du collagène, une protéine clé plutôt résistante sur de longues périodes, mais qui peut notamment se détériorer en cas d’exposition à des températures élevées.

Sur ces 152 personnes, seules 12 présentaient une détérioration très importante du collagène. Il s’agissait pour la plupart d’enfants, dont le squelette moins minéralisé aurait facilité la décomposition de la protéine avec le temps. Une corrélation expérimentalement prouvée a également été établie entre le degré de cristallisation d’un os et son exposition à des températures élevées. Les chercheurs ont ainsi déterminé que les ossements des victimes présentaient des niveaux de cristallisation faibles.

D’après Elżbieta Jaskulska, ces deux découvertes indiquent de manière convaincante que les victimes ayant trouvé refuge dans les fornici n’ont pas été exposées aux températures extrêmement élevées des déferlantes pyroclastiques au moment de leur mort ou immédiatement après.

De nombreuses études portant sur l’altération des propriétés magnétiques des matériaux et les dégâts infligés au plâtre, au bois et au mortier, ont permis d’estimer la plage de températures des déferlantes pyroclastiques causées par l’éruption. Celle-ci est comprise entre 240°C et 800°C.

La fourchette basse est plus plausible selon l’étude parue dans la revue Antiquity. Mais, même à ces températures moins extrêmes, les os des victimes auraient dû présenter plus de dommages. Les corps auraient donc bénéficié d’une protection supplémentaire contre les déferlantes.

La mise au jour d’individus à proximité immédiate des fornici laisse penser que les murs intacts de ceux-ci ont vraisemblablement atténué les dommages thermiques. Le gonflement des tissus extérieurs et l’accumulation interne d’eau autour des os de longue taille indiquent aussi que les squelettes n’ont pas été brûlés, mais cuits.

Enfin, et c’est le plus important, les victimes n’ont pas été calcinées. Ce sont les déferlantes qui ont augmenté la température de l’air environnant, un phénomène moins efficace pour détruire les tissus humains qu’un véritable incendie.

MORTS DANS LA PÉNOMBRE

L’étude de Tim Thompson se démarque par l’absence de vaporisation des tissus mous. Même à des températures supérieures à 648°C dans le cadre d’études contrôlées sur l’incinération, au moins 40 minutes sont nécessaires à la destruction complète des tissus humains. Des conditions que les déferlantes pyroclastiques sont incapables de reproduire.

« Cette idée ne tient pas la route », souffle Tim Thompson.

Si Pier Paolo Petrone convient que le fait d’être serrées les unes contre les autres aurait offert une protection supplémentaire contre les dommages thermiques aux victimes, il n’est pas d’accord avec l’idée selon laquelle la température au sein des fornici était faible. Selon lui, la victime au cerveau vitrifiée mise au jour dans le Collegium, au squelette calciné et fissuré, et dont le crâne a vraisemblablement explosé à cause de l’augmentation extrême des températures, prouve le contraire.

Les scientifiques s’accordent toutefois à dire que les derniers instants de ces individus ont sans doute été cauchemardesques, souligne Tim Thompson. Tremblants dans la pénombre, ils sont morts asphyxiés ou à cause d’une exposition extrême à la chaleur. L’auteur romain Pline le Jeune, qui a observé l’éruption au loin, raconte dans une lettre que certaines personnes étaient si effrayées par les événements qu’elles priaient pour mourir. Elles étaient nombreuses à supplier les dieux de leur venir en aide, écrit-il, mais encore plus à penser que les dieux les avaient délaissés et qu’une nuit sans fin venait de s’abattre sur Terre.

Bien que terrible, la façon dont ces individus ont trouvé la mort peut révéler des caractéristiques importantes des déferlantes pyroclastiques, qui ne sont pas encore totalement comprises, remarque Janine Krippner. Ces découvertes pourraient aider les scientifiques à prévoir les futures catastrophes volcaniques et à atténuer leurs effets. Plus de 2 000 après leur mort, les victimes d’Herculanum pourraient contribuer à protéger la vie des hommes et des femmes de demain.