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高科技3D技术揭秘灭绝物种真实面目

高科技3D技术揭秘灭绝物种真实面目

文章来源:互联网 作者:clark 发布时间:2009年08月31日 点击数: 字号:

在地球上,一百万年前的远古物种已全然不见踪影,即使保存在琥珀中和马铃薯状动物蛋化石,以及保存完好的牙齿化石,也无法向世人呈现当年这些神秘物种的真实面目。目前,源自医学研究和工业工程的新型成像工具能够揭示远古物种进化历程的重要秘密。美国哈佛大学人类学家坦尼娅-史密斯(Tanya SMIth)说:“我认为如果我们不破坏这些化石标本,就永远无法透视标本内部远古物种的真实相貌。目前的最新技术能够让我们深入分析这些远古化石,像时光倒流一样再现它们当年的真实模样。”

这项突破性技术依赖于计算机X线断层摄影扫描技术(CT),这与医院扫描患者身体内部状况的技术非常类似,但是CT的应用X射线等级可对人体造成致命性损伤。操作人员可以对体型较大的远古物种化石建立类似急救室的X射线图像,从而揭示其内部的隐藏秘密。较新型的同步加速扫描器能够完成得更加出色,能够生成非常强的聚焦光束,其强度是标准X射线仪器的100万倍,并产生高清晰的图像。但是这种仪器仅能对较小的化石标本进行成像,并且全球仅有大约50台同步加速扫描器。

然而传统的医学X射线探测器仅能够成像4种密度物质(相当于脂肪、水、气体和骨骼),但是CT扫描却能够鉴别数百种不同密度的物体,能够很好地将动物化石标本与周围的岩石区分开来。从多角度结合成像,CT扫描仪能够将岩石中化石标本的两维图像转换成精确的三维图像,从而可实现科学家无需破坏化石便能检测出远古罕见的物种标本。

未孵化的恐龙

这是第一枚完整的角龙蛋化石,角龙是生活在白垩纪时期的一种分布广泛的食草恐龙,挖掘于蒙古的戈壁滩上。由于这枚角龙蛋仅有不足2英寸长,并且其内部骨骼并未成形,较脆弱,直接的解剖是非常危险的。美国国家历史博物馆古生物学家艾米-巴拉诺夫(Amy Balanoff)在德克萨斯州大学CT实验室对这枚角龙蛋进行了扫描分析,然后逐步将角龙的骨骼从恐龙蛋中移除。这项扫描工作花费了3个多小时,生成了1296个数字化结构切片,每个切片仅有千分之一英寸厚。为了将恐龙胚胎从岩石中辨识出来,巴拉诺夫手动对每个切片进行标签标识,因此最终这个胚胎骨骼能以三维形式呈现出来。

德克萨斯州大学CT扫描机构主管理查德-凯查姆(Richard Ketcham)说:“每一个骨骼化石都不一样,我们很难知道其内部究竟是什么样,直到我们进行扫描才明白。”这项扫描结合其他邻近尸体残骸的信息,表明这枚角龙蛋中的物种是Yamaceratops dorngobiensis,这是一种30英尺长的角龙物种,但是它的身高却很矮,仅有6英尺。

象牙喙啄木鸟

研究人员并不是完全对史前动物进行分析研究,美国康奈尔大学研究员对象牙喙啄木鸟的尸体进行了CT扫描,这样做可以不必进行解剖处理。通常研究人员认为这种鸟类是在上世纪90年代中期灭绝消灭的,然而2005年当野鸟观察家兴奋地声称在阿肯色州发现象牙喙啄木鸟的踪迹并拍摄到一段模糊的视频时,立即引起了激烈的争论,许多科学家对此产生了置疑,为了帮助解决这场争辩,康奈尔大学的生物学家对唯一保存在华盛顿史密森学会的象牙喙啄木鸟样本送至德克萨斯州大学CT扫描实验室进行了成像分析。CT扫描后呈现的三维翅膀结构,结合科学家对相近物种的翅膀拍打频率,绘画艺术家杰夫-王(Jeff Wang)重新复原了象牙喙啄木鸟,并与这段模糊的视频进行了对比。最终评审团所做出的结论仍将象牙喙啄木鸟定义为灭绝鸟类。

到目前为止研究人员对查尔雷特斯的琥珀化石进行了分析,共发现600多种不同的昆虫,其中竟没有一种与现代昆虫物种进行匹配。塔弗瑞尤负责这项研究工作,他在2002年就读研究生时就开始以扫描死亡苍蝇的尸体作为乐趣,他说:“每次扫描都是一次新的发现!”目前,他所扫描发现的这个远古黄蜂就与现代黄蜂具有一些相似之处,他说:“这只生活在1亿年前的黄蜂具有现代黄蜂的大部分特征,但就我而言,我觉得它更像是现代的蚂蚁。”

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