斯科蒂(Scotty),有史以来发现的最大的霸王龙骨架,已经死了大约6600万年——按理说,这么长的时间足够软组织消失得无影无踪。但这位大名鼎鼎的食肉动物的一根断裂肋骨,却给研究人员送来了一份几乎闻所未闻的大礼:保存在骨骼内部的化石化血管,证明斯科蒂死时这处伤还在愈合中。

科学家利用美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)的中子成像技术检查了这块化石,在不损坏保存下来的软组织的情况下,构建了肋骨内部详细的三维图像。「这就像中了彩票,」加拿大萨斯喀彻温省里贾纳大学(U of R)物理学教授毛里西奥·巴尔比说。「斯科蒂的肋骨里含有一个庞大的矿化血管网络,这在化石中从未被观察到过。」

像血管这样的软组织通常会在分解过程中消失,远在化石化完成之前,这使得斯科蒂的肋骨成为一个罕见的例外。肋骨断裂后,富含铁的血液涌向受伤区域,新血管作为愈合过程的一部分形成。斯科蒂在骨折完全愈合之前就死了,然后落入一片盐沼,那里的条件减缓了分解,帮助保存了脆弱的血管网络。「每一块化石都是过去的一个微小快照,」里贾纳大学物理学博士生杰里特·米切尔说,他在巴尔比的指导下领导这个项目。

斯科蒂的遗骸是由萨斯喀彻温省皇家博物馆的团队在萨斯喀彻温省法国人河谷发现的,那里是北美最丰富的恐龙化石遗址之一。那里的岩石保存了非鸟恐龙时代结束的大灭绝前不久恐龙生命的关键记录。研究人员还在研究化石化琥珀、恐龙鳞片和其他恐龙的骨骼。「通过把线索拼凑起来,我们理解了过去,以及事物未来可能如何演化,」里贾纳大学物理学助理教授、前ORNL博士后研究员马塞拉·伯格说。

中子和X射线成像提供了互补的材料内部观察方式。中子擅长探测轻元素,尤其是氢,而X射线在揭示较重元素方面非常有效。这种对比有点像MRI(强调肌肉等软组织)和X射线(特别适合观察骨骼等致密结构)之间的区别。研究人员根据想要研究的材料选择不同的中子和X射线技术。

这项工作可以追溯到2020年,当时还是里贾纳大学本科生的米切尔在斯科蒂的肋骨内检测到了血管的证据。在加拿大光源,他首先使用了微型CT扫描,一种非侵入性X射线成像方法。扫描证实了肋骨切割截面中的化石化软组织。随着调查的扩大,研究人员将其他X射线方法——包括加拿大光源的同步辐射——与显微镜技术结合起来,使他们能够在细胞水平上研究正在愈合的损伤和保存下来的化石组织。一旦X射线成像揭示了化石化血管的证据,研究人员便转向中子以获取更多线索。

2026年4月,团队使用了ORNL高通量同位素反应堆(HFIR)的多模态先进射线照相站(MARS)仪器,以及ORNL美国能源部散裂中子源(SNS)的虚拟中子科学环境(VENUS)仪器。中子成像证实了先前的观察结果,让团队能够在不损坏包括斯科蒂肋骨在内的大骨骼的情况下对其进行检查,并提供了额外的图像对比度,补充了其他方法。「中子不仅证实了我们用同步辐射技术发现斯科蒂肋骨中血管的结果,而且事实证明,它们是我们目前寻找化石中软组织保存研究的一个极有价值的补充,」伯格说。「这给了我们一个不可思议的……