Juni. Island i udbrud Jordprøvebeskrivelser CT-skanning af fossilt kranium. GeologiskNyt 3/10

Transkript

1 3 Juni 10 Island i udbrud Jordprøvebeskrivelser CT-skanning af fossilt kranium GeologiskNyt 3/10 1

2 Hjernekig i fortidskrokodille - CT-skanning af et Thoracosaurus-kranium Det hidtil bedste fund af Thoracosaurus i Europa blev gjort i Limhamn Kalkbrud omkring år 1890, hvor der blev fundet et komplet kranium samt dele af forkroppen og panserpladerne, der har siddet i krokodillens skind. Her ses et billede fra omkring år 1920, hvor kraniet blev præpareret ud af kalken. (Foto: Gustaf T. Troedsson) Af Jesper Milàn, Geomuseum Faxe/Østsjællands Museum; Johan Lindgren, Lunds Universitet, Institutionen för geo- och ekosystemvetenskaper og Carsten Sloth, Radiologisk afdeling, Næstved Sygehus. For 63 millioner år siden i Danientiden var Danmark og det sydlige Skåne dækket af et stort subtropisk hav, hvis kystlinie lå ovre omkring det smålandske højland i det sydlige Sverige. Aflejringerne fra dette hav kan i dag findes som tykke kalklag ved Limhamn Kalkbrud, Stevns Klint og Faxe Kalkbrud og flere steder i det nordlige Jylland. Havet var frodigt med et mylder af liv, og et af toprovdyrene i dette hav var den 3-5 meter lange havkrokodille Thoracosaurus scanicus. Rester af Thoracosaurus kendes fra havaflejringer flere steder i Europa og Nordamerika, og særligt interessant ved den er, at den kendes både fra slutningen af Kridttiden og op igennem det meste af den efterfølgende Palæocen-tid. Derved er den en krokodilleslægt, der overlevede Kridt/Tertiærgrænsen for 65 millioner år siden, hvor alle de andre store havlevende krybdyr som svaneøgler og mosasaurer uddøde sammen med ca. halvdelen af alle dyr, der levede på jorden og i havet. Nu skal et igangværende forskningsprojekt ved hjælp af CT-skanning aflure Thoracosaurus dens inderste hemmeligheder og bringe ny viden om dens levevis og udvikling. De tidligste fund De første skeletrester af havkrokodillen Thoracosaurus scanicus blev fundet sidst i 1800-tallet i Limhamn kalkbrud ved Malmö. Fundet bestod af et komplet kranium, hvor overkæben og underkæben lå samlet, kun lidt forskudt i forhold til hinanden, så over- og underkæbe krydser hinanden midtvejs ude. Mange af tænderne i underkæben sad stadig i deres sokler, mens alle tænder fra overkæben manglede (se foto ovenfor). Sammen med kraniet blev der fundet en række halshvirvler, dele af det ene forben, en del af de forbenende panserplader fra krokodillens skind samt gastrolitter (sten), som krokodiller har i maven til at hjælpe med at kværne maden, ligesom fugle har det i deres kråse. I 1908 blev der yderligere fundet en del af overkæben fra et betydeligt større individ, og her var alle tænder fra overkæben bevaret. Kraniet blev første gang omtalt i den videnskabelige litteratur i en kort bemærkning i 1890, og i 1924 blev det detaljeret beskrevet i en stor monografi af Gustaf T. Troedsson. Slægten Thoracosaurus var på det tidspunkt kendt fra en del andre fund i Europa og Nordamerika, men dyret fra Limhamn viste sig at være en ny art og fik derfor artsnavnet scanicus efter Skåne. I forbindelse med den videnskabelige beskrivelse blev kraniet præpareret fri af den bryozokalk, det lå i, så over og underkæbe kunne tages ud og studeres individuelt. Kraniet var stort set komplet og stort set ikke deformeret efter at have været begravet i 63 millioner år, og det er stadig det bedst bevarede Thoracosaurus-kranium i Verden. Senere er der gjort flere løse fund af Thoracosaurus-rester, blandt andet er der i Faxe 12 GeologiskNyt 3/10

3 Kalkbrud, hvor kalken har samme alder som i Limhamn, fundet adskillige tænder, en halshvirvel og et knoglestykke, der er blevet fortolket som et fragment af det bagerste af et kranium men dog aldrig noget der kan sammenlignes med det komplette kranium fra Limhamn. Det komplette kranium er 55 cm langt og stammer fra et dyr, der er anslået til at have været 3,4 meter langt, og det større fragment af en overkæbe stammer fra et dyr, der har været omkring 4,6 meter langt fra hoved til halespids. Efter den videnskabelige beskrivelse i 1924 er der ikke blevet set nærmere på kraniet, der lige siden har ligget i samlingen på Geologisk Institut ved Lunds Universitet. Kraniet graves frem igen Under planlægningen af den geologiske udstilling på det nye Geomuseum Faxe, der åbnede sidste år, blev det besluttet at fremstille en nøjagtig model af en Thoracosaurus, som skulle være blikfang i udstillingen (figuren øverst til højre). For at modellen skulle blive så nøjagtig som mulig blev målene fra kraniet brugt til rekonstruktion af modellen, og det originale kranium blev fundet frem fra gemmerne i samlingen på Lunds Universitet og fotograferet til formålet. Under dette arbejde blev det klart, at kraniet var utroligt velbevaret og stadig fremstod som et tredimensionelt kranium, der ikke var blevet knust eller fladtrykt på trods af de mange millioner år, det havde været begravet. Oprindeligt var det meningen, at museet ville forsøge at få lavet en afstøbning af kraniet, der kunne bruges i udstillingen ved siden af modellen af krokodillen, men det blev vurderet, at kraniet var for skrøbeligt, til at man kunne lave en støbeform ud fra det. Så i stedet for blev det besluttet at forsøge at CT-skanne kraniet og ud fra skanningsdataene få printet en perfekt tredimensionel kopi af kraniet i et holdbart materiale, så kraniet alligevel kunne udstilles. Derudover ville en CT-skanning af fossilet måske kunne afsløre indre strukturer i kraniet, som eksempelvis hulrummet efter hjernen, som det ikke var muligt at studere direkte. Livagtig rekonstruktion af Thoracosaurus, som den kan ses i udstillingen på Geomuseum Faxe. (Foto: Jesper Milàn) Selve CT-skanningen forgik på Radiologisk Afdeling på Næstved Sygehus, som har en af de mest moderne CT-skannere i landet en 64-kanals Philips Brilliance multislice CT-scanner (figuren nedenfor). På en Multislice spiral-ct-skanner roterer CT-skanningen CT-skanning af fossiler kan være en speget affære, da der er en vis risiko for, at man slet ikke kan se noget ved skanningerne. Det skyldes, at CT-skanning virker ved at registrere forskelle i massefylde, så hvis et fossil er totalt udfyldt med mineraler af samme massefylde som knoglerne eller er blevet stærkt remineraliseret, vil man ikke kunne se noget som helst på skanningsbillederne. Heldigvis gik skanningen over al forventning, og selvom kraniet er 63 millioner år gammelt, kunne man stadig se mange af de indre strukturer. Selv det porøse knoglevæv inde i knoglerne var bevaret og fremstod ligeså tydeligt som hos en nulevende patient. Her er overkæben af på vej ind i skanneren. (Foto: Jesper Milàn) GeologiskNyt 3/10 13

4 røntgenrøret og 64 rækker detektorer placeret modsat røret på en metalramme op til 3 gange i sekundet inde i selve skannerhuset, gantry et, som er den store ring omkring lejet, hvor patienten ligger. Samtidig bevæges lejet med jævn hastighed gennem det centrale hul, typisk med 8 cm/sek. En moderne skanner kan således typisk skanne hele brystkassen og bugen på et voksent menneske på under 10 sekunder, hvilket gør det muligt for de fleste at holde vejret stille imens. Det var selvfølgelig ikke et problem med denne patient, og derfor kunne man skanne relativt langsomt med < 1 mm tynde snit og dermed få meget detaljeret information, som er forudsætningen for billeder som fx figuren på side 16. Ud fra detektorernes rådata (målinger af svækkelsen af røntgenstrålerne), beregner en meget kraftig rekonstruktions - computer den indre struktur af det skannede objekt. Resultatet (billeddata) er nærmest en stak pølseskiver, der enten kan betragtes enkeltvis eller vises animeret som en slags film. Billeddata kan viderebehandles i avancerede grafiske programmer til at generere fx mere eller mindre gennemsigtige eller farvekodede tredimensionelle modeller af enten hele objektet eller specifikke udsnit. Alle billeddata blev derefter bearbejdet med programmet Mimics 13, der kan lave tredimensionelle modeller ud fra dataene, og som gør en i stand til at isolere bestemte dele af kraniet eller gøre nogle dele gennemsigtige, så indre strukturer kan ses. Dette arbejde blev udført på Retsmedicinsk Institut på Panum Instituttet i København med hjælp fra Professor Niels Lynnerup og Dr. Chiara Villa, der velvilligt stillede software og ekspertise til rådighed. Reparationer bliver afsløret I den oprindelige afhandling fra 1924, hvor kraniet bliver beskrevet i detaljer, nævnes det i forordet, at kraniet blev præpareret ud af den kalkblok, det lå i, af den dygtige præparator Mr. C. Strunz fra Senckenberg Museum i Frankfurt am Main. Under arbejdet med CT-skanningen dukkede der pludselig to små kraftige reflekser op, der løb parallelt i hele snudens længde. For at se, hvad det mon var, fik vi bearbejdet dataene til at vise en transparent model af kraniet i stil med et klassisk røntgenbillede, og her viste det sig, at der i hele snudens længde var indsat en lang tynd jerndrager, der løb fra foran det ene øje og hele vejen ud til snudespidsen og tilbage igen til det andet øje (figuren til højre). Det har åbenbart været nødvendigt for at stive den lange ekstremt tynde snude af under præparationsprocessen. Det mest overraskende er, at det på fossilet er fuldstændigt umuligt at se hvordan jernstangen er blevet sat ind i kraniet. Det er i hvert fald et meget dygtigt stykke præparationsarbejde, der er blevet udført. Et par steder på kraniet kan man se, at brud og små manglende dele er blevet udbedret med gips og ved at ændre på kontrastforholdende, var det muligt at skille knogle og gips fra hinanden, så det blev tydeligt at se, hvilke dele der var blevet repareret på, og vi fik lavet en digital model, hvor alle reparationerne tydeligt trådte frem med en anden farve. Her viste det sig, at overfladen på knoglen flere steder var blevet udbedret på oversiden af snuden, samt at stedet, hvor over- og underkæbe krydsede hinanden i det oprindelige fund, er blevet udbedret. Her er en del af knoglerne åbenbart gået tabt, da de to dele blev skilt fra Ved at ændre på kontrastforholdende kan man få kraniet til at fremstå gennemsigtigt i stil med et klassisk røntgenbillede. Her blev det afsløret, at der under præparationsarbejdet i 1920 erne blev indsat et langt tyndt stykke jern, der løber hele vejen ud til snudespidsen og tilbage igen. (Foto: Carsten Sloth) En anden indstilling af kontrastforholdende afslører, hvad der er ægte knogle, og hvad der er blevet repareret under præparationsarbejdet. Den røde farve viser områder, der er blevet genskabt med gips. (Foto: Carsten Sloth) 14 GeologiskNyt 3/10

5 hinanden under præparationsarbejdet (figuren nederst på foregående side). Hjernen Ved at bearbejde dataene med forskellige filte i Mimics-programmet kan man isolere bestemte områder af kraniet, og i dette tilfælde var det hulrummet efter hjernen, vi var interesserede i at se. Hulrummet efter hjernen vil indirekte kunne afsløre, hvilke dele af hjernen der er relativt mere udviklet end andre hos krokodillen. Eksempelvis vil synscentrene være meget veludviklede på et dyr, der jager med synet, mens lugtekolben vil være veludviklet hos et dyr, der primært jager med lugtesansen. De første scanningsbilleder så meget lovende ud, idet hulrummet efter hjernen var tydeligt bevaret inde i kraniet. Det gav forhåbninger om, at vi kunne lave en komplet rekonstruktion af krokodillens hjerne. Desværre viste det sig at den forreste del af hjernekassen var kollapset, så kun hulrummet efter den bagerste del af hjernen er bevaret. Hele den forreste del, hvor synscentrene og lugtekolben sidder, er trykket sammen, og det var ikke muligt at rekonstruere disse dele af hjernen ud fra scanningsdataene. Derfor var det desværre heller ikke muligt at sige noget om, hvorvidt Thoracosaurus havde særligt godt syn eller særligt veludviklet lugtesans, da det krævede, at man kunne se, om disse centre af hjernen var veludviklede. Den del af hjernen, der var bevaret, måler ca. 4,5 x 2,5 x 1,5 cm (figuren på denne side) og vil altså have været omkring en tredjedel længere, hvis hele hjernen havde været bevaret. Det virker ikke som en særligt imponerende størrelse hjerne for et rovdyr, der i levende live har målt omkring 3,4 meter fra hoved til halespids, men krokodillernes succes med at overleve de sidste 240 millioner år viser med al tydelighed, at de ikke har haft behov for mere. Computergenerede billeder lavet med Mimics 13. A: Kraniet set fra oven. B: Her er kraniet gjort gennemsigtigt, og hulrummet efter hjernen er markeret med rødt. C-E: Hulrummet efter hjernen forstørret op og roteret omkring længdeaksen. Den forreste del af hjernekassen er kollapset, så kun den nederste del af hjernehulrummet er bevaret. (Grafi k: Jesper Milàn) Tandskifte Krokodiller kan, ligesom andre reptiler, skifte tænder flere gange igennem deres levetid. Deres tand er åben i roden, og når en tand er slidt op eller knækket, vokser der en ny frem, der skubber den gamle ud. Denne egenskab sørger for, at de altid har et perfekt tandsæt til rådighed hele livet igennem, i modsætning til pattedyr der kun har et sæt ekstra tænder og er prisgivet, når de er slidt op. Ved at lægge et computergenereret snit gennem en udvalgt del af underkæben kan man se, hvordan de nye tænder ligger klar nede i kæben, og at en af dem er ved at vokse op for at erstatte den gamle (figuren på næste side). Det er meget usædvanligt at kunne iagttage sådan en situation i så gammelt et fossil. Tilbage i Lund og i Faxe Selvom kraniet var meget velbevaret, var det også ekstremt skrøbeligt og ville ikke kunne tåle at blive håndteret for meget, og GeologiskNyt 3/10 15

6 derfor er det nu tilbage i en beskyttet kasse i samlingen på Lunds Universitet. Men CT-skanningsdatene gør, at vi nu kan fortsætte med at studere og analysere kraniet i mindste detalje, lægge virtuelle snit igennem det på ethvert sted, vi måtte ønske at studere det, uden at originalen lider overlast. Derudover har Teknologisk Institut i Århus fremstillet en perfekt tredimensionel kopi af kraniet ud fra skanningsdatene. Kopien skal bruges i udstillingen på Geomuseum Faxe, og den vil kunne ses hen over sommeren i en særudstilling, der løbende vil blive opdateret i takt med, at nye resultater bliver klar. Tandskifte på vej. Her ses, hvordan de nye tænder ligger klar nede i kæben til at erstattede de gamle, når de bliver slidt. Tænderne skiftes ikke samtidig, men løbende forskudt fra hinanden, og man kan se, at erstatningstanden til højre er længere fremme end den til venstre. (Foto: Carsten Sloth) Aftagende interesse for klimaet Finanskrise, eurokrise, store budgetunderskud, høj arbejdsløshed og olieudslippet i Den Mexicanske Gulf er, hvad der for tiden beskæftiger politikerne i Europa og USA. Klimaet er rykket langt ned på både politikernes og borgernes dagsorden. Politik er som så meget andet et spørgsmål om penge og prioritering, og siden klimatopmødet i København har politikerne haft andre alvorlige spørgsmål at beskæftige sig med. Det er ikke kun hos politikerne, at interesen for klimaet er dalende. I England, Tyskland og USA er frygten for den globale opvarmning faldet drastisk, hvilket utvivlsomt påvirker politikernes prioriteringer. I Danmark viste en analyse fra Ugebrevet A4 først i juni, at det nu kun er hver femte dansker, der er bekymret for klimaet, mens det i 2007 var hver tredje. Indmeldingerne i år fra de deltagende land ved klimatopmødet i København til Copenhagen Accord har indtil videre været skuffende. Ifølge FNs klimachef Yvo de Boer har industrilandene kun afgivet klimaløfter, der i 2020 reducerer deres udledninger med procent. FNs Klimapanels, IPCC, anbefalinger om, at de rige landes udledninger af drivhusgasser i 2020 bør være reduceret med mellem procent, hvis man vil undgå dramatiske klimaforandringer, vil ingenlunde kunne blive opfyldt. Selv om de vestlige lande reducerer deres udledninger, vil atmosfærens indhold af CO 2 formentlig fortsætte med at stige på grund af en voldsom vækst i udviklingslandene. Ulandenes uvilje mod større reduktioner i deres CO 2 -udledninger har utvivlsomt skabt en hvad kan det nyttestemning iblandt europæiske og amerikanske politikere. Hvilket blandt andet har givet sig udslag i Barack Obamas vanskeligheder med at få sin klimalov igennem Kongressen. Endvidere kan det ikke afvises, at den forgangne vinter i USA, som på nær på vestkysten var ekstremt kold, sammenholdt med en usædvanlig kold vinter i Europa og Rusland kan have påvirket politikernes stillingtagen. Klimakritiske forskere, der sætter spørgsmålstegn ved den officielle klimaforskning, har også fået lettere adgang til medierne efter flere skandaler, hvor klimaforskere har manipuleret med deres forskning. Det kan også være medvirkende årsag til, at stemningen iblandt befolkningerne og politikerne er skiftet. JP/SLJ 16 GeologiskNyt 3/10