Палеонтологи впервые применили лазерное сканирование для анализа окаменелостей динозавров
Команда ученых из Университета Канзаса и Музея естественной истории и культуры Берка (Вашингтон) разработала методы использования коммерческих лазеров для поиска и анализа окаменелостей динозавров. Их работа опубликована в журнале PLOS ONE.
Новый метод заставляет образцы окаменелостей флуоресцировать, выявляя сложные детали, невидимые при традиционных методах, например, в ультрафиолетовом свете.
«Насколько я знаю, больше никто этого не делает», — сказал Дэвид Бернхэм, препаратор из Института биоразнообразия и Музея естественной истории КУ и соавтор статьи. «По сути, вы хотите возбудить электроны в объекте, чтобы он испускал фотоны, которые мы можем видеть. Для этого требуется фильтр для камеры, и здесь используется оранжевый или желтый длиннопроходный фильтр — он убирает все остальное, чтобы мы могли видеть фотоны».
Авторы впервые использовали лазеры несколько лет назад при изучении образца Microraptor из Китая, когда заметили вторую окаменелость в окружающей породе.
«У нас была загадочная окаменелость на том же куске», — сказал Бернхэм.
Исследователи из КУ обратились за помощью к Томасу Кею из Музея Берка. «Мы отправили ему образец, и он придумал эту лазерную технику», — сказал Бернхэм.
С тех пор исследователи работали над совершенствованием процесса лазерной идентификации, часто применяя лазеры к образцам из биоты Жэхэ — «золотой жилы» 27-миллионолетних окаменелостей, обнаруженных в китайской провинции Ляонин.
«Благодаря этому местонахождению в Китае, где вулканический пепел сохранил окаменелости, как в Помпеях, было обнаружено много динозавров с перьями и чешуей, которых раньше никто не видел», — сказал Бернхэм. «Сохранены ткани — не только кости. С такими деталями, как перья, мы можем отлично рассмотреть детали с помощью лазеров. Если сами окаменелости не флуоресцируют, будет флуоресцировать фон. Мы можем увидеть, похоже ли примитивное перо на современное».
Поскольку высокотехнологичное оборудование стало дешевле, исследователи смогли купить среднемощные лазеры с короткой длиной волны на таких сайтах, как eBay, и экспериментировать с цифровым фотооборудованием и фильтрами. Таким образом, они разработали новые способы применения лазеров, такие как подсветка непрозрачных образцов для выявления деталей и даже поиск новых окаменелостей, скрытых в породе или грунте.
«Мы выяснили, что проще всего использовать синий портативный лазер — его продает компания Dragon Laser», — сказал Бернхэм. «Их можно купить с разной длиной волны и уровнем энергии — нужно только быть очень осторожным и носить защитные очки».
В статье в PLOS ONE исследователи приводят примеры использования лазеров различными способами:
- Силуэтная подсветка углеродных волокон, таких как перья примитивной птицы.
- Микроскопическая визуализация флуоресцирующих под поверхностью образцов для захвата деталей.
- In-situ анализ с минимальным вмешательством, когда команда проанализировала браслет на руке скелета маленькой девочки середины голоцена, не снимая и не повреждая его, и обнаружила, что он сделан из зуба гиппопотама.
Кроме того, исследователи разработали прототип автоматического сортировщика окаменелостей, который использует лазерный луч для извлечения микрофоссилий из окружающих пород и грунта.
«Мы собираем микрофоссилии, чтобы найти крошечные зубки, и они хорошо сохраняются, потому что это эмаль — самое твердое вещество, которое производит тело», — сказал Бернхэм. «Раньше мы приносили мешок с грунтом в музей и просматривали его с лупой, вручную разделяя все по одному — в основном находили камни. Чтобы ускорить этот процесс, теперь у нас есть машина, которая испускает лазерный свет и "выбивает" зубы».
Помимо этих приложений, лазеры позволят палеонтологам выявлять поддельные окаменелости или образцы, собранные из многих фрагментов и выдаваемые за целые. Это связано с тем, что кости из разных мест или временных периодов будут излучать разную флуоресценцию под лазерным светом.
«Это позволяет нам обнаруживать подделки», — сказал Бернхэм. «Люди пытаются сделать образец более красивым или цельным. Музеи хотят красивые вещи, поэтому их подделывают, чтобы они выглядели лучше. Люди делают это с мошенническими целями, потому что более целые образцы легче продать. Некоторые художники настолько хороши, что нельзя сказать, где заканчивается подлинник и начинается подделка. С лазерами теперь мы будем знать».