Forskare som använder Los Alamos unika neutronavbildning och högenergiröntgen har avslöjat de inre strukturerna i den fossila skalle hos en 74 miljoner år gammal tyrannosauroid dinosaur som fick smeknamnet Bisti-odjuret i den högsta upplösningen av tyrannosaurskalle någonsin gjort. Resultaten lägger till en ny bit till pusslet om hur dessa benkrossande topprovdjur utvecklats under miljontals år.

"I vanliga fall, vi tittar på en mängd olika tjocka, täta föremål vid Los Alamos för försvarsprogram, men New Mexico Museum of Natural History and Science var intresserad av att avbilda ett mycket stort fossil för att lära sig om vad som finns inuti, sa Ron Nelson, av laboratoriets fysikavdelning. Nelson var en del av ett team som inkluderade personal från Los Alamos National Laboratory, museet, University of New Mexico och University of Edinburgh. "Det visar sig att högenergineutroner är ett intressant och unikt sätt att avbilda något av denna storlek."

Resultaten hjälpte laget att bestämma skallens sinus och kranialstruktur. Initial visning av datortomografiskivorna (CT) visade bevarande av icke-utbrutna tänder, hjärnhålan, inre struktur i vissa ben, sinushålor, vägar för vissa nerver och blodkärl, och andra anatomiska strukturer. Dessa avbildningstekniker har revolutionerat studiet av paleontologi under det senaste decenniet, låter paleontologer få viktiga insikter i anatomin, utveckling och bevarande av viktiga exemplar. Teammedlemmar kommer att presentera sina fynd om fossilet, Bistahieversor sealeyi, 23 augusti vid det årliga mötet för Society of Vertebrate Paleontology i Calgary, Alberta.

Att titta in i 40-tumsskallen, som hittades 1996 i Bisti/De-Na-Zin Wilderness Area nära Farmington, N.M. Los Alamos-teamet kombinerade neutron- och röntgen-CT för att extrahera anatomisk information som inte är tillgänglig på annat sätt och utan risk för att skada det oersättliga fossilet. Los Alamos är en av få platser i världen som kan utföra båda metoderna på prover som sträcker sig från mycket liten till mycket stor skala.

Skallens tjocklek krävde högre energiröntgenstrålar än de som vanligtvis finns tillgängliga för att på ett adekvat sätt penetrera fossilet. Laboratoriets mikrotronelektronaccelerator producerade tillräckligt högenergiröntgenstrålar.

För att ge en alternativ vy inuti skallen, teamet använde också en nyutvecklad, högenergi neutronavbildningsteknik med neutroner producerade av protonacceleratorn vid Los Alamos Neutron Science Center (LANSCE). Neutronerna interagerar med kärnorna snarare än elektronerna i skallen, som röntgenstrålar gör, och har därmed olika elementskänslighet. Detta ger kompletterande information till den som erhålls med röntgenstrålar.

Teamets studie belyser Bisti -odjurets plats i det evolutionära trädet som kulminerade i Tyrannosaurus rex.

"CT -skanningarna hjälper oss att ta reda på hur de olika arterna inom T. rex -familjen relaterade till varandra och hur de utvecklades, sa Thomas Williamson, Kurator för paleontologi vid New Mexico museum. "Bistahieversor representerar den mest basala tyrannosaurien som har den stora huvuden, benkrossande anpassningar och nästan säkert de små frambenen. Den levde tillsammans med arter som var närmare släkt med T. rex, den största och mest härledda tyrannosaurien av alla, som levde för cirka 66 miljoner år sedan. Bistahieversor levde nästan 10 miljoner år före T. rex, men det var också en överlevande medlem av en släktlinje som behöll många av de primitiva dragen från ännu längre tillbaka närmare när tyrannosaurier genomgick sin övergång till benkrossning. "

Bisti Beast-skallen är det största föremålet hittills för vilket full, Högupplösta neutron- och röntgen-CT-skanningar har utförts på laboratoriet och krävde innovationer både för att avbilda hela skallen och för att hantera bildrekonstruktionen från de resulterande stora datamängderna.

Detta arbete främjar den senaste tekniken när det gäller avbildningskapacitet vid laboratoriet och har redan visat sig vara användbar för att avbilda större programmatiska objekt relaterade till laboratoriets nationella säkerhetsuppdrag.