環境與生態

化石GPS

發現重要化石的過程大多像中樂透,運氣是關鍵因素之一。新的研究模型能夠預測何處可能有化石,如同定位化石遺址的GPS。

撰文/埃尼蒙(Robert L. Anemone)、艾默森(Charles W. Emerson)
翻譯/王心瑩

環境與生態

化石GPS

發現重要化石的過程大多像中樂透,運氣是關鍵因素之一。新的研究模型能夠預測何處可能有化石,如同定位化石遺址的GPS。

撰文/埃尼蒙(Robert L. Anemone)、艾默森(Charles W. Emerson)
翻譯/王心瑩

重點提要
■一個多世紀以來,古生物學家已經能夠利用地質學和地形學的資訊協助尋找化石,然而要發現化石,多半還是憑藉運氣。
■新的電腦模型則是尋找隱藏在衛星影像中的型態模式,以其描繪的地圖呈現出哪些地方比較可能藏有化石,幫助化石獵人縮小搜尋範圍。
■在美國西部進行的實地驗證工作,顯示預測地圖確實提升了找到化石遺址的機率。理論上,這種方法可以運用在世界上任何地方。

2009年7月一個熾熱的夏日,在美國懷俄明州西南部的大分水嶺盆地(Great Divide Basin),一輛四輪傳動的箱型露營車駛過一條已有兩道車轍的顛簸泥土路,野外考察隊要前往一處名為「鹽鼠尾草淺谷」(Salt Sage Draw)的地區,尋找埋藏的寶物:年代介於5500~5000萬年前的始新世初期化石。當時地球開始出現許多現代哺乳動物的祖先,牠們取代了更久以前生存於古新世初期的哺乳動物。從1994年開始,我(作者之一的埃尼蒙)和人類學家、古生物學家、地質學家組成野外考察隊前往這個盆地,這些年來我們證實鹽鼠尾草淺谷是個豐饒的化石獵場,好幾個地點都挖出不少化石。然而這一次,我尋找挖掘地點時卻碰到了麻煩,最後發現行駛的這條路並不是前幾年走過的路,但我的錯誤卻導致非常幸運的結果。

車轍在鼠尾草叢和長草之間逐漸消失時,我停下車到附近走走,看看前方是否還有路。繞過一個小丘後,我發現不遠處有一片廣大的砂岩層,原本消失的道路剛好就在它的旁邊。由於大分水嶺盆地的砂岩和美國西部許多其他沉積盆地經常含有化石,我決定花點時間挖掘看看這些沉積層,等一下再繼續前往鹽鼠尾草淺谷。

我們跪在地上徒手挖掘,很有系統地檢視岩層,大約一個小時後,我當時的研究生提姆.赫爾德(Tim Held)和吉希(Justin Gish)大喊,他們找到一對很棒的哺乳動物頜骨,我連忙跑過去。帶有牙齒的化石頜骨非常有價值,因為包含夠多的資訊,可鑑定出所屬的動物種類,就算缺乏其他部份的骨骼也沒關係,因為頜骨可以顯示動物吃什麼食物。

接下來的發展只能說是每位古生物學家的夢想:我的學生找到一個化石「熱點」。但這不只是從砂岩中慢慢挖出一些頜骨或幾十顆牙齒和骨頭的尋常熱點而已,而是找到一份獨特的寶藏,我們已經從中蒐集到將近500個保存完好的頜骨,以及數千顆牙齒和骨頭的化石,總共來自20多種哺乳動物,牠們大約在5000萬年前生活於此。我們稱這個地點為「提姆的告白」(Tim’s Confession),如今不僅是我們在大分水嶺盆地的最佳挖掘地點,也是美國西部最豐富的始新世初期哺乳動物化石儲藏庫之一。

像這樣意外找到重要化石,我的團隊絕不是第一個,古生物學史上俯拾皆是這類意外獲致珍貴發現的傳奇故事。事實上,自科學發展以來,古脊椎動物學家尋找富含化石地點所使用的方法,至今沒有太大的改變。如同19世紀這個領域的眾多研究先驅,我們還是運用地質學和地形學方面的證據,判定何處有最大的機會可從古代沉積層慢慢掘出化石。但除此之外,究竟能不能找到一塊寶地,主要依舊仰賴運氣,大多時候,辛苦尋找化石並沒有得到相應的回報。

我們在「提姆的告白」得到的經驗不禁讓我思考,是否有更好的方法,能夠決定野外考察隊該在哪裡花費精力尋找新的化石遺址。我們知道自己有興趣的化石埋藏在5500~5000萬年前的砂岩內,也知道盆地內哪些地方有這類沉積層裸露出來,很適合在那裡詳加探索。這些資訊有助於縮小搜索範圍,但依舊廣佈於數千平方公里的大地,因此最終空手而回的機會還是非常高。

後來某天晚上在營地裡,我有個想法開始萌芽。在野外,與最近的光害來源距離好幾公里遠的地方,我們經常會注意到頭頂上有衛星通過。我很想知道,我們對大分水嶺盆地當地的地質學、地形學和古生物學的專業知識,是否能與衛星在整個一萬平方公里區域所見的景象相結合,然後以此為基礎,描繪出可能的化石熱點地圖。也許衛星可以「看見」一些肉眼看不見的大地特徵,幫助我們找出更多的砂岩露頭,並且從中區分出含有化石和沒有化石的露頭。

【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2014年第148期6月號】