您需要一个有机体——最好是骨骼或外壳坚硬的。加入细粒沉积物并快速掩埋,大约1万年后,您将离美味耐用的化石不远了。
这是一个只能在地球的“试管厨房”中进行的烹饪项目,而且烘烤时间确实很长。但如果有一种更快捷的方法呢?——想想微波炉而不是慢炖锅?一群古生物学家认为他们发现了一种颠覆传统的方法,并可能为该领域的其他人提供有关化石形成方式的新见解。他们今天在《古生物学》杂志上发表了关于他们方法的论文。
埋藏学,或称化石形成过程的研究,自20世纪50年代以来一直是古生物学的一部分,当时这个词由苏联科学家伊万·叶夫列莫夫(Ivan Yefremov)创造,他因其工作获得了斯大林奖——苏联的诺贝尔奖。
“基本上,这关乎死亡和分解的过程,”特拉华大学的古生物学家罗纳德·马丁(Ronald Martin)解释说,他可以说是为埋藏学写了奠基之作。
古生物学家并不是唯一关心这一学科的人——考古学家、法医专家等也在使用它来帮助理解生物体如何死亡和保存。他们利用这些见解来弄清楚化石记录中哪些动物或栖息地被过度代表,以及理解时间尺度、气候变化和其他细微差别,如果没有对事物如何从活体变成化石的理解,这些细微差别将不清楚。
通常,古生物学家利用大自然本身来弄清楚化石是如何形成的。“有些方法相当巧妙,”马丁说。例如,1993年,全国性的古生物学家团队联合起来创建了“陆架和斜坡实验埋藏学倡议”(Shelf and Slope Experimental Taphonomy Initiative)。这个长期的项目涉及将各种海洋物种埋在墨西哥湾和巴哈马水域下,然后定期进行探访和研究,以观察它们多年来是如何腐烂的。
另一组研究人员创建了无脊椎动物腐烂图谱,将各种死去的动物浸泡在水中长达一年,并记录每种生物体发生的变化。其他人则前往实验室尝试加速这一过程。例如,在马德里国家自然科学博物馆的实验埋藏学实验室,古生物学家可以模拟从降雨到污染和气候周期的各种影响。
这些实验为了解化石的形成提供了重要的见解,但它们也有局限性。许多实验在密闭容器中进行,这使得很难弄清楚内部发生了什么;大多数实验没有考虑到捕食者、地震或任何可能改变化石形成的无数因素。研究人员必须决定他们更关心化石形成的早期阶段还是“成熟期”,在此期间,岩石在温度、压力和其他因素的帮助下从沉积物转变为沉积岩。
还有时间的问题;尽管一些实验方法可以加速这一过程,但没有什么比十个或更多的千年才能真正形成化石。
对于缺乏耐心的人来说,有一个新选择:“烘烤”化石,将数万年的过程浓缩到24小时内。
菲尔德博物馆研究员 Evan Saitta 和他的同事将他们的方法称为“沉积物包裹的成熟”,该方法涉及将样品压入粘土片中,然后将其在烤箱中以 3500 psi 的压力烘烤——这大约相当于专业级高压清洗机的压力,也大致相当于地壳浅层岩石的压力,而这正是化石的所在地。结果在外观和作用上都与真实的化石相似。他们用羽毛、蜥蜴和叶子测试了这种方法。
研究人员认为他们可以使用他们的研究方法来比较哪些材料能够经受住化石的形成,识别实际化石中发现的结构,并更好地理解软组织(如皮肤)如何对化石的形成做出反应。通过利用该过程测试不同的变量,古生物学家或许能够学会识别哪些温度或气体促成了真实化石的形成。
“我们的实验方法就像一张作弊表,”该研究的首席作者 Saitta 在一份声明中说。“如果我们用它来找出哪些生物分子能够承受化石形成过程中的压力和热量,那么我们就知道在真正的化石中应该寻找什么。”
伪造的化石可能加快了弄清事物如何形成化石的过程,但它们并不能消除古生物学中的猜测,也不能取代在野外发现真实事物时的兴奋感。尽管如此,它仍然是帮助重建地球这个巨大的“压力锅”中真正发生的事情的又一个工具……一次一个伪造的化石。