“破碎的鳄鱼”是一条生活在白垩纪中期澳洲昆士兰的史前鳄鱼。之所以称之为“破碎”，是因为这条鳄鱼的化石是在澳大利亚大自流盆地一块巨大的、破碎的巨石中被发现的。当时，科学家万万没想到，这一发现会在日后提供前所未有的白垩纪时期的生命“快照”。

起初，澳大利亚新英格兰大学古生物学家马特·怀特及其同事打算利用X射线计算机断层扫描发掘这块化石中的秘密。然而，由于化石中骨头周围富含铁，这使其很难获得良好的X射线图像。于是，他们将这块化石送到了澳大利亚中子散射中心。该中心化学家约瑟夫·贝维特使用中子成像仪器，在鳄鱼肠道化石中惊讶地发现了一只鸡大小的幼年恐龙的骨骼。

化石隐藏着不为人知的“秘密”

生活中，我们常常会在博物馆看到形态各异的化石，但是，除了过过眼瘾，你真的了解它们吗？

化石是指保存在岩石中的远古（一般指一万年以前）生物的遗体、遗迹和死亡后分解的有机物分子。化石有多种类型，最多最常见的是实体化石，比如大家最熟悉的恐龙骨骼化石；还有一种是遗迹化石，是指生物在活体的时候发生行为的一种印迹，比如恐龙蛋，恐龙脚印，恐龙排泄物，以及觅食痕迹等；另外还有模铸化石，分子化石，和琥珀化石等类型。

地球已有46亿年的历史，生命的演化史也有将近40亿年，在地球漫长的演化过程当中，曾经出现过难以数计的生命现象。科学家都是怎样揭秘遥远过去的生命现象的？当然是通过化石！那么，化石中隐藏着哪些远古时期的秘密？

如果把地球历史看做一部编年史书的话，不同地质年代的岩层则可以作为地球的 “书页”，而化石就是书中提供关键信息的“文字”。地球生物的演化历史就埋藏在岩层中，年代越久远的生物化石就保存在岩层的最底层。生物界经历了从简单到复杂，从单细胞到多细胞的发展阶段。这种不可逆的生物发展演化过程，大都以化石的形式记录在从老到新的地层中。因此，化石在地层中的分布序列清楚地记述了自有化石记录以来的地球发展历史。

化石像一个“时光指示器”，清楚地揭示了生命进化的规律，即生命从无到有、从海洋进化到陆地，再向空中呈现立体全方位的演化。以5.4亿年为界限，可以把地球生命史分为两大阶段。这个时间点之前统称为前寒武纪，这个阶段涉及三大生命的起源，原核生物、真核生物起源、多细胞生物起源及早期演化。

动植物化石见证着超级大陆。比如：舌羊齿类植物广布于南美洲、非洲、南极洲、澳大利亚和印度的石炭纪—二叠纪地层中；淡水爬行动物中龙产于南美和非洲早二叠世地层；非海相动物水龙兽主要分布于冈瓦纳大陆，也见于我国新疆和包括俄罗斯乌拉尔在内的东欧等其他陆块的二叠纪末—早三叠世地层中。恐龙化石多样性证明了大陆漂移。恐龙是中生代陆上霸主，从侏罗纪到白垩纪恐龙多样性不断发展，至白垩纪恐龙多样性达到了顶峰，这与大陆板块从侏罗纪开始不断分离，至白垩纪形成当今大陆分布格局雏形的时间段相符合。

相信随着更多化石的发现，我们能够更好地了解自然和生命，更好地保持对自然和生命的敬畏和热爱，更好地认识我们赖以生存的地球家园。

发现9300万年前的鳄鱼化石秘密

2022年，科学家利用胃部化石内容物及先进的核子和同步辐射成像技术证实，在昆士兰中部发现的9300万年前的“杀手”鳄鱼吞食了一只恐龙幼崽。2010年，澳大利亚恐龙时代博物馆（QLD）与新英格兰大学联合发现了这些化石，他们在《Godwana研究》杂志上发表了他们的研究成果。

这项研究是由澳大利亚恐龙时代博物馆和新英格兰大学的Matt White博士领导的一个大型团队进行的。

鳄鱼Confractosuchus sauroktonos，被翻译为“破碎的鳄鱼恐龙杀手”，体长约为2至2.5米。“破碎”指的是这只鳄鱼的化石是在一块巨大的、破碎的巨石中被发现的事实。早期对巨石上的一块岩石碎片进行的中子成像扫描检测到内脏中的小鸡大小的恐龙幼崽的骨头，这是一种尚未被正式确定物种的恐龙。高级仪器科学家Joseph Bevitt博士解释说，恐龙骨骼完全嵌入了致密的铁石岩中，当样品暴露在ANSTO的中子穿透力下时被偶然发现。

Dingo是澳大利亚唯一的中子成像仪器，可用于生成固体物体的二维和三维图像，并揭示其中隐藏的特征。“在2015年的最初扫描中，我发现里面有一块埋藏的骨头，看起来像一块鸡骨头，上面有一个钩子，我直接认为这是一只恐龙，"Bevitt博士解释说。“人类以前从未见过它，因为它过去和现在都被完全包裹在岩石中。”这一发现导致了在数年内使用Dingo和同步辐射X射线成像和医学光束线进行进一步的高分辨率扫描。

Bevitt博士说：“来自成像和医学光束线的三维数字扫描指导了鳄鱼的物理准备，如果不知道骨头的精确位置，这是不可能的。”相反，脆弱的样本必须被小心翼翼地缩小到同步辐射X射线可以穿透的大小，以便进行高质量的扫描。“结果很突出，提供了鳄鱼和它最后一餐的全貌，一个部分消化的恐龙幼崽。”

据说这是第一次以这种方式使用同步辐射光束线。IMBL仪器科学家Anton Maximenko博士协助调查小组挑战功率极限，并对设施进行微调，以成功扫描大型样品。Bevitt博士解释说，该团队使用同步辐射X射线束的全部强度来实现密集岩石上的结果。

X射线虽好，中子成像也需扩大影响力

一度以来，研究化石和文物往往意味着破坏或摧毁它们。木乃伊的遗骸被解剖、密封的集装箱被撕开、化石从岩石上被撬……还有些时候，科学家会将含有化石的样本一层又一层碾碎，以创建切片中连续部分的图像，从而揭示内部的化石结构。

幸运的是，X射线可提供非破坏性的视角。自从1895年辐射被发现以来，X射线就提供了对文物隐藏内部的新观察途径。20世纪70年代开发出X射线CT显微成像技术后，它成为研究古生物学和考古学的标准方法。然而，X射线成像仍存在缺点。一方面，X射线无法穿透特别致密的物质，如铅或其他金属的厚层，因此无法看到隐藏在其中的物体；另一方面，由软组织等低密度材料制成的物体在X射线下是不可见的。好在，中子可“填满”这幅成像图。

中子，顾名思义，是中性的。这些亚原子粒子不带电荷，而且是直接经过电子并撞击原子中心充满质子和中子的原子核。入射的中子可从原子核反弹，也可被原子吸收。这种相互作用比X射线更复杂，并且取决于中子移动的速度和复杂的量子力学相互作用。

适合断层扫描的中子是用相对较大的粒子加速器产生的，或者是来自核反应堆的副产品。中子的运动速度相对较慢，其能量是CT扫描仪中X射线能量的十亿分之一。这些慢中子与一些低密度物质（包括锂、硼和氢）强烈地相互作用，相比之下，X射线则会轻而易举地穿过这些材料。在过去的几十年里，随着中子“声名远扬”，越来越多的古生物学家、考古学家和人类学家将中子成像技术作为他们的分析工具。

尽管用于研究化石和古物的中子断层扫描越来越受欢迎，但X射线CT显微成像技术仍然是大多数研究人员的首选成像方法。在大多数情况下，X射线就足够用了。它们不仅提供了高分辨率成像，可见微知著，还没有放射性。此外，X射线CT机也在医疗环境中被广泛使用了50多年，而且它们体积小，可放在大多数实验室和博物馆的研究空间中。

目前，地球上只有几十个中子断层扫描设施。产生合适的中子的粒子加速器和核反应堆都很大，价格昂贵，而且受到严格监管。德国慕尼黑技术大学物理学家、负责该校中子成像光束线的伯克哈德·希林格表示，全世界只有少数几个设备可以用来分析化石和古董。科学家表示，设备缺乏似乎并不是广泛采用这项技术的障碍。除了对挥之不去的放射性的担忧外，中子成像技术还需扩大其影响力，以提高人们对该技术的认知。