从这块琥珀里你能看到什么？

包埋着眼齿鸟化石的缅北琥珀（版权：邢立达）

科学家从中“看”到了史上最小的恐龙。

2020年3月12日出书的《天然》报导，中美科学家团队从包埋在缅甸白垩纪琥珀中发现了现在已知最小恐龙，在恐龙和古鸟类演化研讨上有重要意义。

他们到底是怎样看到的？给琥珀拍了一种特别的CT。

用什么给琥珀化石拍CT？

此次研讨的化石为一个包裹在琥珀中的完好动物头骨，同位素测年发现该区域的琥珀构成于白垩纪中期，约9900万年前。该化石包埋在通明琥珀中，头骨壁很薄但头骨的体积相对很大，且头骨上包覆着皮和毛。

研讨者遇到的第一个应战是怎么无损、高密度灵敏度、高分辨率且大视场的取得头骨的3D完好信息。同步辐射硬X射线（SRX）相位衬度成像在其间发挥了及其重要的效果。

同步辐射是高能带电粒子在磁场中沿弧形轨迹做回旋运动时沿切线方向放出的电磁辐射, 它覆盖了从远红外到硬 X射线规模的广大波段。通过特别的光路体系可将同步辐射光中的硬 X射线提取出来，使用于各种研讨，比方化石标本的三维无损成像。

曩昔，研讨琥珀化石的传统办法多是运用光学显微镜，或切片后用扫描电镜调查，这些办法不只破坏了化石标本，还难以用于不通明的琥珀标本。而SRX成像能快速地从许多不通明琥珀标本中找寻化石并进行三维显微成像，大幅度的提升了琥珀化石无损三维成像的功率。2016年，用这个技能，科学家在琥珀中发现了第一件恐龙标本——一条长约3.85厘米、长满毛的尾巴。

2016年发现的琥珀化石SRX相衬CT的成果（图片来自：中科院北京分院）

这一次，SRX相衬成像又建功了。

中科院高能物理研讨所黎刚研讨员课题组在同步辐射硬X射线（SRX）成像办法学开展、高性能探测器等中心配备研发和SRX成像的古生物使用方面有多年堆集。他们针对该化石特色，依据以往研讨经历，拟定了最优的SRX相位衬度CT扫描计划。用高能单色化X射线和高功率探测器尽量减小辐射损伤完结无损成像；用相位衬度成像和高传函探测器完结高灵敏度成像；用高分辨率探测器、偏轴CT扫描和图画拼接等技能完结高分辨率且大视场的3D成像。

黎刚课题组使用自研的高传函高功率硬X射线直接成像探测器在上海光源硬X射线成像线站（SSRF-BL13W），依照拟定的扫描计划，对该化石进行了6段SRX相衬CT扫描，其间3段偏轴扫描和3段一般扫描，共取得了超越24000张的SRX相衬CT投影图，原始数据超越190GB。偏轴扫描在不降低空间分辨率的前提下，能够把CT扫描的体积在水平方向扩大约4倍。

同步辐射硬X射线相衬CT取得的眼齿鸟化石的头骨3D图画（作者：黎刚）

史上最小恐龙：

14毫米头部长了100颗牙齿

得到原始数据后，他们要处理的第二个应战是怎么把2万多张投影图高精度的拼接起来并别离出头骨的图画。

图画拼接之前，首先要消除转轴摇摆、样品移动差错、入射光强度改变等差错要素。通过相位康复、图画拼接、断层重建和数据压缩等过程，他们得到了该头骨的高分辨率的完好的断层图画，巨细超越90GB。

3D数据的虚拟切割是取得头骨结构之前的最终使命。有些当地头骨上覆盖着皮裘，二者密度差异太小，无法用软件主动切割，需求手动切割。最严重时，黎刚研讨员发动了课题组的一切青年员工和研讨生都参加到数据的手动切割作业中来。此外，数据中有些细节可能是伪影，需求非常当心的鉴别。数据处理花费的时刻比CT扫描的时刻要长上百倍。

眼齿鸟艺术复原图（作者：韩志信）

在使用SRX相衬CT取得头骨的高质量3D结构后，团队中的古生物学家发现：该头骨长14毫米，喙部尖利，牙齿密布和眼眶巨大。上颌每侧有18–23颗牙齿，齿骨每侧有29–30颗牙齿，悉数牙齿加起来约100颗。该化石的骨骼特征有的当地像恐龙，有的当地又像高档鸟类。但由于脊椎动物中，只要鸟类一起具有尖利的喙部和巨大的眼眶，所以将其归属到鸟类，归于新属新种，命名为宽娅眼齿鸟。

从头骨尺度来看，眼齿鸟比现生最小的鸟类--蜂鸟还要短，是迄今现已发现的最小的古鸟类，一起也是已发现的最小恐龙（广义的恐龙包含鸟类）。小型化动物有必要面临许多新应战，小型化一般伴随着牙齿掉落和眼部增大。但是，虽然该标本尺度很小，但其牙齿比其他一切古鸟类都多。此外，眼齿鸟眼部匙形巩膜小骨非常罕见，和鸟类简略的方形巩膜小骨很不同。

眼齿鸟颧骨曲折，眼睛从头部旁边面凸出，在现生动物中从未发现。它眼睛的作业原理令人费解。眼齿鸟在体系发育树上介于晚侏罗世原始始祖鸟（Archaeopteryx）和早白垩世热河鸟（Jeholornis）之间。

眼齿鸟及其生存环境的幻想图（作者：韩志信）

结语

总归，眼齿鸟向咱们展现了一类新的身体结构以及它所代表的生态学，也标明琥珀沉积物有保存最小体型脊椎动物的潜力。本项研讨也展现了同步辐射硬X射线相位衬度CT在提醒古生物化石细节和全体结构上的强壮才能。本研讨所用各种配备均是我国自行研发，一切数据重建和剖析也均由我国研讨团队独立完结。

本项研讨由中国地质大学（北京）邢立达副教授、中国科学院古脊椎动物与古人类研讨所邹晶梅（外籍）研讨员、中国科学院高能物理所多学科中心黎刚研讨员、美国洛杉矶天然史博物馆拉尔斯·施米茨博士和路易斯·恰普教授、加拿大萨斯喀彻温省皇家博物馆瑞安·麦凯勒教授、中国科学院北京归纳研讨中心易栖如博士等学者共同完结。