发现带有蹄子和隐藏冠饰的恐龙木乃伊

科学家们借助一种名为“黏土模板成形”的特殊保存过程,还原出了最完整、最逼真的埃德蒙顿龙形象。在此过程中,一层薄薄的黏土薄膜以三维形式留存了这只恐龙的皮肤、鳞片、尖刺甚至蹄子。通过结合新出土的“木乃伊”化石、先进成像技术和艺术重建,研究人员揭示了其高耸的冠饰、单排尾刺、精致的鹅卵石状鳞片,以及最引人注目的——陆生脊椎动物中已知最早的蹄子。

结合先进的成像方法,科学家们得以重现这种恐龙生前的样貌。他们的重建结果揭示了一个沿颈部和躯干延伸的高耸冠饰,尾巴上的一排尖刺,以及包裹脚趾的蹄。当这些研究结果与化石足迹相结合时,这种长期以来一直存在推测、但从未达到如此精确程度的鸭嘴龙的整体面貌就变得更加清晰了。

"这是我们第一次能够完整、具体地描绘出一种我们真正可以确信的大型恐龙的样貌,"该研究的资深作者、芝加哥大学组织生物学和解剖学教授保罗·塞雷诺博士说。"怀俄明州的这片荒地是一个独特的'木乃伊区域',来自大学本科生团队多年考察收集的化石表明,这里还蕴藏着更多惊喜。"

重新发现怀俄明州的恐龙"木乃伊区域"

利用旧的外景照片和细致的侦探工作,塞雷诺和他的同事们回溯了怀俄明州中东部的一些地点,20世纪初,几具经典的恐龙木乃伊就是在那里首次被发现的。他们在这些岩层(代表堆积的河流沙层)中划定了一个紧凑的"木乃伊区域"。

在该区域,研究团队发掘了两具新的埃德蒙顿龙木乃伊,一个较年轻,一个稍老,两者都保存了连续的大片外部皮肤表面。这些化石为构建这种动物的完整、丰满的轮廓提供了关键部分。

塞雷诺强调,这些恐龙木乃伊与埃及墓葬中人类制造的木乃伊截然不同;原始的有机物质已荡然无存。在新描述的标本和早期被称为木乃伊的标本(包括20世纪在同一地点发现的那些)中,保存下来的皮肤、尖刺和蹄并非以组织形式存在,而是在掩埋后不久在尸体外部形成的一层极其薄的黏土层。

"这是一个面具,一个模子,一层薄到一口气就能吹走的黏土层,"塞雷诺说。"它是在一次偶然的保存事件中被吸附到尸体外部的。"

超薄黏土薄膜以三维形式捕捉恐龙皮肤

为了研究这些奇特化石是如何形成的,研究团队使用了一系列成像和分析方法。这些方法包括医院和显微CT扫描、薄片分析、X射线光谱学、黏土矿物分析,以及对发现化石的岩层的仔细研究。所有的证据都指向产生这种罕见保存方式的一系列特定事件。

研究人员提出,恐龙死亡后,尸体在阳光下晒干,随后被突发的山洪迅速掩埋。尸体外表面的一层微生物膜随后通过静电力从周围湿润的沉积物中吸附黏土颗粒。这个过程形成了一个极薄的黏土模板,忠实地以三维形式捕捉了动物的外部形态。随着时间的推移,软组织腐烂消失,留下了黏土薄膜和骨骼,后者在更漫长的时间尺度上后来变成了化石。

清洁、扫描和数字化重建鸭嘴龙

揭示像纸一样薄且如此脆弱的边界层需要付出极其细致的工作。该研究的合著者、化石实验室经理泰勒·凯勒带领团队进行了数小时的精心准备,以在不破坏关键表面的情况下将其揭露出来。

 

由博士后学者埃文·塞塔领导的另一个小组则依赖3D表面成像、CT扫描以及与同时期化石足迹的对比。他们追踪保存下来的软组织结构,检查木乃伊内部和外部的沉积物,并将恐龙的蹄与足迹相匹配。随后,数字艺术家与科学家合作,创造出逼真的重建图像,展示了这种鸭嘴龙在恐龙时代末期行走在软泥上时的样貌和移动方式。

"我相信值得花时间组建一个'梦之队',来创造出能让公众欣赏的科学成果,"塞雷诺说。"我们以前从未能像这样审视一种大型史前爬行动物的样貌——而且正好赶在万圣节前夕。"

冠饰、尖刺、鳞片与薄皮肤

基于这两具新描述的木乃伊,研究人员得以拼凑出连接埃德蒙顿龙完整的、丰满的外形。

"这两具标本相得益彰,"塞雷诺说。"我们第一次能看到完整的轮廓,而不仅仅是零散的斑块。"

他们发现了一个沿着背部中央延伸的连续结构,该结构始于颈部和躯干上的肉质冠饰。在臀部上方,这个结构转变为沿尾巴排列的单排尖刺,每个尖刺都位于一节椎骨的上方,并与相邻的尖刺完美契合。

研究团队还记录了这种恐龙的鳞片模式。最大的多边形鳞片出现在身体下部和尾部,而动物的大部分区域则覆盖着非常小的、鹅卵石状的鳞片,直径仅有1-4毫米,对于一种体长可超过40英尺的恐龙来说,这些鳞片小得惊人。保存在肋骨笼上的细微皱纹表明这种鸭嘴龙的皮肤相对较薄。

"有蹄"恐龙的蹄和脚跟垫

最意想不到的发现来自较大木乃伊的后足:这种恐龙长着蹄。三个后脚趾的尖端被楔形的蹄包裹,蹄底部扁平,类似于马的蹄。

为了确认这些脚在生前的样貌,研究人员将木乃伊化的脚的CT扫描与同时期保存最完好的鸭嘴龙足迹的3D图像相结合,仔细对齐骨骼和软组织印痕。利用这些信息,他们制作了后足的详细重建图。与前脚(仅通过蹄接触地面)不同,后脚在蹄后方还有一个肉质的脚跟垫。

"这些鸭嘴龙木乃伊中保存了许多令人惊叹的'首次发现'——陆地脊椎动物中最早有记录的蹄,第一个被证实的带蹄爬行动物,以及第一个前肢和后肢姿态不同的带蹄四足动物,"塞雷诺说。

恐龙软组织研究的新工具包

除了揭示引人注目的新解剖结构外,这项研究还为未来的恐龙软组织研究提供了一个实用框架。作者们概述了新的制备技术、一套用于描述软结构和鳞片类型的清晰术语、一个从化石标本到丰满模型的逐步成像流程,以及恐龙木乃伊如何在自然条件下形成的成因解释。

他们的工作提供的不仅仅是一系列孤立的发现。它提出了一个基于黏土模板的恐龙木乃伊化通用模型,现在可以在可能以类似方式形成的其他化石上进行检验。

研究团队还强调了接下来的步骤:在怀俄明州同一岩层和其他区域有针对性地寻找更多具有此类保存方式的标本;现在可以依靠准确外部身体轮廓进行的生物力学研究;以及旨在了解黏土模板最可能发生的时间和地点的补充分析。

"这可能是我发表过的最出色的一篇论文,"塞雷诺说。"从野外到实验室,再到3D重建,并伴有一系列有用的术语定义,这是一部杰作,它讲述了一个连贯的故事,解释了这些非凡化石是如何形成的,以及我们能从中了解什么。"