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  • Xochitl Rojas-Rocha

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潜水寻找冰河时代的骨头

潜水员移动树懒的盆骨

洞穴潜水员小心翼翼地操纵着这只巨型地懒的盆骨穿过霍约·内格罗。图片来源:Sam Meacham, CINDAQ

F或者几千年来,巨大的盆骨被完好无损地躺在水黑坑的底部。它直径约4英尺,重约80磅,曾经属于一只巨大的地懒,一种大象大小的动物,与剑齿虎和长毛象一起在古代美洲漫游。

在它生命中的某个时候,树懒笨拙地进入了一个迷宫般的洞穴系统,一直徘徊,直到它遇到了今天被称为Hoyo黑人或“黑洞”。在黑暗中,这只树懒瞎了眼,跨过坑边致命的一步,从坑边坠落了近100英尺。撞击会让它当场死亡。

Brett Butler, Jeffrey Sandubrae和来自高通研究所原型实验室的团队

Brett Butler(前中),Jeffrey Sandubrae(左)和高通研究所原型实验室的其他成员站在摇篮周围,最终将把巨大的地懒盆骨带到地面。图片来源:Alex Matthews, QI

如今,霍约·内格罗对古生物学家来说是一个病态的宝藏:收集了部分化石,属于冰河时代的剑齿猫、几种地懒、一种已灭绝的熊和年轻女子奈亚(Naia),她生活在大约1.3万年前,死于大约1.3万年前。多米尼克·里斯索罗(Dominique Rissolo)是加州大学圣地亚哥分校高通研究所(QI)的研究科学家和考古学家,他和同事们在过去八年里研究了他们的骨骼,以更多地了解该地区的历史。

里斯索罗说:“来自霍约内格罗的晚更新世化石的丰富性、多样性和完整性给了我们一个独特的机会来重建上一个冰河时代结束时Yucatán半岛上的动物和植物生命。”

2019年11月,包括里斯索罗在内的一组研究人员和阿尔贝托·纳瓦领导的洞穴潜水队开始通过一次精心计划的探险,恢复巨型地懒的骨盆。在上一个冰河时代末期,海平面上升淹没了洞穴系统,使得除了最有经验的潜水员之外,所有人都不可能找回盆骨。在整个探险过程中,该团队必须跨越国际界限,团结古生物学、3d建模、工程学和虚拟现实领域的人才,才能安全地将这段历史碎片重新呈现在世人面前。

科学的新发现(和挑战)

洞穴潜水员在2007年首次潜入霍约内格罗时发现了这只巨型地懒的遗骸。在墨西哥国家人类学和历史研究所(INAH)的指导下,在专门研究冰河时代晚期物种的古生物学家詹姆斯·查特斯(James Chatters)和布莱恩·舒伯特(Blaine Schubert)的专家指导下,潜水员取出了这只树懒的所有骨头,只留下几根椎骨、一只手臂和盆骨。有了这些骨头,研究人员有了一个惊人的发现:树懒是一个全新物种的成员。

Chatters说:“对于一个新物种来说,有这么多(骨骼)是非常好的。”“它的保存绝对令人难以置信。”

科学家们将这种巨型地懒命名为Nohochichak xibalbahkah,玛雅语意思是“居住在地下世界的大爪子”。活着时,它的后腿站立时有6到7英尺高,估计有2000磅重。它的骨盆是它骨架中最后一块主要的骨头,也是重建它的肖像的关键组成部分。

Rissolo和他的同事们提前一年就开始为取回骨盆做准备。利用QI公司的高分辨率、步入式虚拟现实设备SunCAVE,他们规划了潜水员穿过洞穴系统进入霍约内格罗的路线。在几乎完全黑暗的情况下,潜水员从跳台下到一条狭窄的走廊,然后游到200英尺深的黑坑边缘。骨盆在下方90英尺处,上下颠倒,随着年龄的增长而变暗。

研究人员观察洞穴潜水员打捞地懒的盆骨

团队成员看着洞穴潜水员把巨大地懒的盆骨带回水面。图片来源:Brett Butler, QI

这块骨头的巨大尺寸带来了额外的挑战。该团队必须设计一个支撑框架,既要足够坚固以保护货物,又不能太笨重,以免刮伤隧道墙壁。利用之前潜水时拍摄的图像,Chatters和QI原型实验室、QI无人机实验室以及东田纳西州立大学的工程师们将骨盆重建为3D数字模型,他们可以旋转并仔细研究。现在,他们可以识别骨头的弱点,并设计一个框架来支撑骨盆的每个部分。

这个设计似乎正在进行中。团队的大部分人已经出发前往Yucatán,准备营地并负责后勤工作。剩下的就是工程团队回家完成他们的设计,3d打印框架,然后把它送到路上。

在潜水前几天,研究人员不得不放弃他们的计划。他们起草的框架制作成本太高,而且其尺寸也不可能被3D打印机打印出来。

在灵感的迸发下,QI原型实验室的工程师布雷特·巴特勒(Brett Butler)求助于当地一位有工业背景的冲浪板成型师。工程团队需要一种易于在水下操作的材料,而用于制造冲浪板的玻璃纤维符合描述。巴特勒把他的想法告诉了这位冲浪板塑形师。

“当然,他认为我疯了,”巴特勒说。“谁会打电话给别人,让他们在一周内帮一个4万年前的巨型地懒盆骨定制摇篮呢?”

幸运的是,冲浪板塑形师同意了。巴特勒用玻璃纤维为树獭的盆骨制作了一个支架,他和其他工程师还制作了支撑材料,在潜水员将盆骨从海平面以下140英尺的深处打捞上来,吊到30英尺高的洞穴入口,并在丛林道路上行驶时,这些支撑材料可以保护盆骨。

他们及时完成了。2019年11月11日,巴特勒飞往墨西哥,将盆骨摇篮交给在Yucatán丛林中等待的团队。不久之后,里斯索罗、巴特勒和他们的同事们坐下来观看潜水员们系上一层层潜水装备,检查他们的闭路换气器,然后把他们的发明搬进洞穴。

历史,重新组装

队员们等了潜水员四个小时才回来。在等待的过程中,情绪是复杂的;查特斯有八年从霍约·内格罗提取化石的经验,他说他相信潜水员有可靠的日常工作。其他人则不那么乐观。

当潜水员们拖着骨盆重新出现在潜水平台下安全停下来时,整个营地都在庆祝。队员们轮流躺在平台上,脸埋在水里,透过潜水面罩盯着他们梦想了好几个月的化石。

“巨大的地懒盆骨是迄今为止从霍约内格罗发现的最大化石,水下部分的恢复完全按照计划和排练进行。这是结束在丛林中漫长一天的绝佳方式。”

潜水员从洞穴底部抬起骨盆

几千年来,这块盆骨化石倒扣着躺在Hoyo Negro,即“黑洞”的地板上。在这里,洞穴潜水员将一个工程框架连接到骨盆上,将其从洞穴底部提出来。图片来源:CINDAQ的Mike Madden和Sam Meacham

研究小组使用他们设计的支架将盆骨连接到绳索和滑轮系统上,并将其从潜水平台吊到30英尺高的洞口。最后的欢呼预示着化石的回归,以及古生物学和工程学合作的成功。

在水下经历了数千年的风化后,盆骨现在保存在墨西哥国家人类学博物馆。从化石中收集的信息将有助于INAH记录、研究和保存墨西哥古生物历史的更大使命。INAH水下考古副主任罗伯托·琼科·桑切斯(Roberto Junco Sanchez)说,下一步将与他人分享研究结果,用于未来的研究。

Junco Sanchez说:“这是一个研究新物种的独特机会,就更新世动物群而言,这是一个天堂。”

恢复Nohochichak xibalbahkah骨盆的工作是一个高度合作的过程,与许多个人和组织建立了伙伴关系。除了文中提到的那些人,CHEI还想感谢Hoyo Negro项目主任Helena Barba Meinecke;布莱恩·施特劳斯;潜水员罗伯托·查韦斯和亚历克斯·阿尔瓦雷斯;斯克里普斯海洋研究所的克里斯蒂安·麦克唐纳,专业摄影师和摄像师迈克·马登;El Centro Investigador del Sistema Acuífero de Quintana Roo的科学潜水员Sam Meacham;Vid Petrovic, QI的计算机科学家和软件工程师;东田纳西州立大学工程师David Zollinger;以及QI的Jeffrey Sandubrae和Falko Kuester。该团队感谢已故Pilar Luna Erreguerena的宝贵贡献和加州大学圣地亚哥学术委员会的支持。

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