Gewusst wie: ein Dinosaurier Temperaturmessung

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Für die längste Zeit glaubten die meisten Wissenschaftler, dass es nicht möglich, genau zu messen, die Körpertemperatur der Dinosaurier war. Sie konnten nur Vermutungen, zum Beispiel machen und berechnen, wie schnell die Kreaturen lief basierend auf den Abstand ihrer Titel oder messen die Wachstumsraten ihrer Knochen.

Wie warm (oder kalt) waren diese längst ausgestorbenen Kreaturen blieb eine dauerhafte Geheimnis – bis jetzt.

Mit einem neuen Ansatz, ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von California Institute of Technology (auch bekannt als Caltech) herausgefunden, wie man die Körpertemperatur der Dinosaurier zu nehmen, durch die Analyse der Konzentration bestimmter Isotope in der mineralischen Bioapatite, gefunden in den Zähnen erhalten.

Elementare Zähne

Die Forscher untersuchten zwei stabile, aber etwas schwerer Isotope von Kohlenstoff und Sauerstoff-Kohlenstoff-13 und Sauerstoff-18. Die Isotope tendenziell Bindung mit einander, oder "Büschel", bei niedrigeren Temperaturen und je niedriger die Temperatur, die mehr Kohlenstoff-13 und Sauerstoff-18 wird verklumpen. Durch die Analyse der Verklumpung der diese Isotope, konnten die Forscher ziemlich genaue Temperaturwerte bestimmen —, in einem Bereich von 2 bis 4 Grad Celsius (1 bis 2 Grad Celsius).

"Die Gründung dieser Messung eine Idee hatte ich vor acht Jahren ein Massenspektrometer geeignet zur Analyse von einfachen Gasmoleküle, darunter Kohlendioxid, in Auftrag, die zwei oder mehr seltene Isotope enthalten war", sagte der leitende Studie Forscher John Eiler, Professor für Geologie und Geochemie am Caltech. "Es gab verschiedenen Ausreden dafür, aber der eigentliche Grund war, dass niemand jemals ernsthaft solche Dinge in natürlichen Proben studiert hatte getan es war rein aus der Wunsch, irgendwohin zu gehen, niemand war in der Studie von natürlich vorkommenden gegangen... Isotopen."

Die Forscher stützte sich auf einen Jahrzehnte alten Prozess jedoch Forscher angepasst nie den Prozess um zu versuchen, Dinosaurier Körpertemperaturen zu quantifizieren.

"Einmal diese Messung im Grunde arbeitete, und offenbart interessante Ergebnisse für atmosphärisches CO2 [CO2] ich war auf der Suche für eine andere Richtung zu gehen mit der Idee," sagte Eiler. "Studieren von Carbonat Mineralien freigesetzten CO2 ist eine häufige und wichtige Experiment in stabiler Isotope Labors und war eine offensichtliche Sache zu versuchen." Zumindest war es für mich klar, dass es einen Thermometer ergeben sollten, wenn Sie die Kohlenstoff-Sauerstoff-Anleihen aus die Feststoffe ohne Änderung bekommen konnte. Aber ich war nicht optimistisch über die Aussichten."

Isolieren von Atomen

"Ich dachte es sehr wahrscheinlich, dass die Säureaufschluss Reaktion verwendet, um CO2 produzieren ruinieren würde unabhängig von Informationen in den Mineralien vorhanden sein kann", sagte Eiler. "Also, ich gerastert und aufschieben, bis ich mich wirklich mit der Arbeit an atmosphärischen Gasen langweilte." "

"Aber das Experiment war gleich klar, ein paar meiner Kollegen, und sie würde nicht aufhören, mich versuchen einzureden, so im Jahr 2005 hatte ich ein paar postdoctoral Scholars in meinem Labor starten die einschlägigen Experimente. Überraschend, es funktionierte wie ein Thermometer auf relativ einfache Weise,"sagte Eiler. "Es war offensichtlich, dass wir an etwas großes waren."

Einer der Forscher, Prosenjit Ghosh, experimentierte an einem menschlichen Zahn – seines Sohnes – und einTyrannosaurus Rex Zahn und "beide Messungen schien mehr oder weniger funktioniert," Eiler sagte, obwohl Ghosh später auf an eine Position außerhalb des Landes verschoben und die Arbeit nicht weiter.

Verzögerte Zahnmedizin

Zur gleichen Zeit kontaktiert andere Wissenschaftler arbeiten an Knochen und Zähnen ihn fragen, ob die Methode auf ihre Proben arbeiten würde. Er lud eine davon in sein Labor, es zu versuchen. "Die Studie war ein Chaos, wie wir die Extraktion Chemie arbeiten konsequent mit den komplexen, Carbonat-Armen Mineralien in den Zähnen bekommen", sagte Eiler. "Aber ich war überzeugt, dass es brauchte nur ein bisschen mehr Muskelschmalz, unser Weg, um eine reproduzierbare Methode für diese Materialien zu arbeiten."

Mangel an finanziellen Mitteln ein anderer Forscher zu mieten weiter verzögert die Arbeit war, "an diesem Punkt, nachweislich schlecht", sagte Eiler. "Zum Glück bot einer meiner Kollegen am Caltech, die Position mit dem Campus-Fonds zu finanzieren, sobald er hörte, was ich tun wollte." In diesem Stadium ich stellte Rob Eagle aus Cambridge, und setzte ihn auf die Aufgabe. Er hatte schnell es unternehmungslustig."

Adler, als postdoctoral Scholar am Caltech, vergleicht die Arbeit an "die Möglichkeit, einen Thermometer in ein Tier zu halten, die seit 150 Millionen Jahren ausgestorben ist."

Die Dinosaurier-Temperaturen

Theanimals, wie sich herausstellte, waren relativ warm – obwohl nicht notwendigerweise Warmblüter. Sie hätte kaltblütig (basierend auf der Definition, dass metabolische Design), aber mit warmen Körpertemperaturen wegen ihrer großen Größe – ein Phänomen bekannt als Gigantothermy.

"Was unsere Studie gelöst ist, dass zumindest einige Dinosaurier waren körperlich"warm", und so – im einfachsten Sinne — waren Warmblüter," sagte Eiler. "Aber wir brauchen mehr Informationen zu erzählen, wie sie Warmblüter waren – sei es durch sorgfältig kontrollierten Homoiothermie, wie Säugetiere und Vögel, oder durch eine andere physiologische Strategie, wie die"Gigantothermy"verwendet durch einige ektotherm Großtiere. Wir arbeiten aktiv an die Messungen kleiner Dinosaurier, die dieses Problem lösen wird."

Die Forscher analysierten 11 Zähne, in Tansania, Wyoming und Oklahoma, das gehörte zu Brachiosaurus Brancai ausgegraben und Camarasauridae. Sie fanden, dass der Brachiosaurus eine Temperatur von ca. 38,2 Grad Celsius oder 100,8 Grad Celsius, während der Camarasauridae wurde rund 35,7 Grad Celsius oder 96,3 Grad Fahrenheit, das wärmer als moderne und ausgestorbenen Krokodile und Alligatoren hatte, aber kühler als Vögel.

Neugierigen Zähne

Eine Herausforderung für die Forscher war davon überzeugen, dass die Kuratoren zu einem Teil mit Zahn Proben, da der Prozess auf den Zähnen Schaden hinterlässt. "Wir schleifen den Zahnschmelz von der Zahnoberfläche produzieren eine Pulver, und viel Material notwendig ist – etwa 100 Milligramm oder mehr – so fürchte leicht sieht man einen Zahn, der durch die Mühle wurde" Eiler sagte.

"Einige der interessantesten Beispiele sind ausreichend selten und niemand ihre persönlichen Lieblings-Zahn aufgeben will," fügt er hinzu. "Es ist verständlich, aber wir müssen trotzdem schieben. Einer der Experten... war überrascht, dass wir Erwachsenen Sauropoden (große Pflanzenfresser mit langem Hals und kleiner Kopf), die er als relativ uninteressant als Ziele für eine Körper-Temperatur-Messung, [aber] Sauropoden Erwachsenenzähne sind über die einzige Sache, die kann man in jede gewünschte Fülle gearbeitet. So gab es kaum eine andere Wahl."

Die Ergebnisse waren Online-23. Juni 2011 in der Fachzeitschrift Science veröffentlicht, und wie häufig der Fall mit dem wissenschaftlichen Fortschritt einmal undenkbar, die Studie wird in der Forschung eingehend geprüft werden.

"Unser Ansatz ist eine neue neigt man also damit konfrontiert, der wissenschaftlichen Gemeinschaft, zwischen Spannung und Skepsis, aufgeteilt, so dass meine Interaktionen mit dem senior Paläontologen über unsere Arbeit gliedert sich sehr viel in diese Richtung", sagte Adler. "Natürlich ist es unsere Aufgabe, die Skeptiker zu überzeugen, dass unser Ansatz als aufregend eine neue Methode, wie wir, es denken ist."

Eiler, hat seit seiner Kindheit mit Dinosauriern fasziniert – wenn im Alter von sechs Jahren schrieb er seine erste Arbeit auf sie, mit dem Titel "Dinosaurier Ror!" – und er glaubt Skepsis war unvermeidlich, "aber ich bin Optimist", sagte er.

"Sobald Sie die physikalische Chemie hinter die Isotopen-Effekte, die wir in diesem Thermometer verwenden verstehen, Sie können nicht umhin sehen, es funktioniert überall um euch herum. Also, dauert es aus dieser Perspektive nicht viel Phantasie, eine Tool wie dieses arbeiten zu sehen. Eigentlich gibt es eine große Anzahl von Verwandten Ideen, die wir kochen sind derzeit die Anwendung von ähnliche Ansätze zur Erforschung der biologischen Gewebe, so messen wir Temperaturen von Holz, Wachs, Haut, etc.." Eiler, sagte. "Aber das ist eine Geschichte für einen anderen Tag."

Um mehr zu erfahren, sehen Sie dieses Video über Eiler und des Adlers Forschung.

Anmerkung der Redaktion: Dargestellt, die Forscher in Behind the Scenes Artikel von der National Science Foundation, der Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik unterstützt wurden. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Siehe die hinter den Kulissen Archiv. Sie können Kontakt mit dem Autor, Marlene Cimons bei [email protected].