Использование редкоземельных элементов для интерпретации окаменелостей

Команда исследователей из CNRS и синхротрона SOLEIL разработала новый неразрушающий метод анализа сплющенных окаменелостей, основанный на локализации и количественном определении следовых количеств редкоземельных элементов (иттрия и лантаноидов). Это позволяет улучшить интерпретацию морфологии ископаемых организмов.

Проблема традиционных методов

В процессе фоссилизации остатки животных и растений часто сплющиваются в двух измерениях под давлением пород, что затрудняет их изучение. Мягкие ткани, такие как мышцы, хотя и могут сохраняться в исключительно хорошо сохранившихся окаменелостях, сложно локализовать из-за ограниченного контраста в оптической микроскопии и пределов томографии.

Новый подход

Редкоземельные элементы присутствуют в окаменелостях в следовых количествах (от 1 до 1000 микрограммов на грамм материала). Их количество, зафиксированное во время фоссилизации, варьируется в зависимости от типа ткани. Используя метод быстрой рентгеновской флуоресцентной микроскопии на синхротроне, можно получить сильный контраст между различными химическими элементами в разных типах ископаемых тканей. Для ускорения анализа команда предложила быстрый метод дифференциации тканей на основе вероятностной природы измеренных данных.

Применение к ископаемым

Метод был применен к трем окаменелостям (две рыбы и одна креветка) из Марокко, датируемым верхним мелом (~100 млн лет назад). Контрасты позволили различить:

• Твердые ткани: кости и раковины.
• Мягкие ткани: мышцы и другие окаменевшие органы.

Результаты

• Были обнаружены ранее скрытые анатомические особенности у ископаемой рыбы, известной по единственному экземпляру, включая необычную форму одной из костей черепа.
• Метод позволил увидеть кости, скрытые под тонким слоем породы, и выявить скрытые придатки креветки (ноги и антенны), важные для изучения ее родственных связей.
• Содержание редкоземельных элементов также отражает среду, в которой сохранилась окаменелость (связь с водными сетями, локальные физико-химические условия, свойства минеральных фаз).

Значение

Этот подход дает детальное и точное представление об анатомии окаменелости без ее повреждения и без сложной пробоподготовки. Он особенно подходит для сплющенных окаменелостей, так как рентгеновские лучи проникают на глубину в доли миллиметра. Метод открывает новые перспективы для палеоэкологических исследований и лучшего понимания долгосрочных процессов фоссилизации.