恐龙蛋壳可以揭示其他化石的年龄

Source: Ars Technica

概述

像岩石一样，蛋壳可以捕获同位素，使我们能够利用它们为样本定年。

当恐龙化石在某个地点出现时，往往无法判断它们的骨骼埋藏于地下多少百万年前。虽然沉积岩的不同层位代表了冻结在时间中的地质历史时期，但准确为它们——或其中捕获的化石——定年常常令人沮丧。

化石骨骼和牙齿曾经取得过一定的定年成功，但这种成功并不一致，取决于标本本身。化石化过程以及沉积物转变为岩石的过程都可能以干扰精度的方式改变骨骼。虽然铀‑铅定年是最广泛使用的材料定年方法之一，但在直接用于化石定年时仍是一项新兴技术。

恐龙蛋壳可能最终破解了一条为周围岩层和化石定年之路。由Stellenbosch 大学古生物学家 Ryan Tucker 带领的研究团队，设计了一种对蛋壳进行定年的方法，能够揭示它们被覆盖在曾经的沙子、泥土或其他沉积物中的时间。这一信息提供了同一岩层中其他化石的埋藏年龄。

“如果得到验证，这种方法可以大幅扩大可用于放射性同位素定年的大陆沉积层序的范围，”Tucker 在最近发表在 Nature Communications Earth & Environment 的研究中表示。¹

这可以追溯很久

脊椎动物已经在几亿年前就开始产下钙化的蛋（尽管最早的恐龙蛋是软壳的 — 参见 National Geographic）。化石蛋壳之所以能帮助确定其他化石的年代，是因为它们所含碳酸钙的独特微观结构（参见 PNAS 研究 — PMCID: PMC4077312）。

晶体的排列方式记录了成岩变化——化石化过程中发生的物理和化学改变。这些变化可能包括水分侵蚀、压实沉积层之间产生的裂缝和裂纹。识别这些特征帮助古生物学家判断蛋（以及相关化石）的年龄。

采样地点

定年方法

Tucker 及其团队对两组样本使用了铀‑铅（U‑Pb）放射性同位素测年。该技术能够精确测定从1 百万年到地球年龄（约45 亿年）的岩石 — 参见 加州大学伯克利分校 的概述（链接）。

工作原理

1. 蛋壳和其他碳酸盐材料会捕获铀（U）和铅（Pb）同位素。
2. 铀同位素不稳定，会随时间衰变，释放能量并失去质子/中子。
3. 某条衰变路径的终点是稳定的铅同位素。
4. 随着铀的衰变，母体（U）与子代（Pb）同位素的比例会以可预测的方式增加。
5. 通过测量这些比例并使用已知的半衰期，可计算出样本的绝对年龄。

要点

化石蛋壳的微观结构保存了一条地球化学时间线，结合精确的 U‑Pb 定年，可为先前不确定的白垩纪地点提供可靠的年龄估算。这种方法不仅细化了蛋本身的年代，还提升了周围沉积层的整体层序框架。

老是个轻描淡写

据信，犹他州的蛋是由一种似鸟龙类（可能是 Macroelongatoolithus carlylei）所产，而蒙古的蛋则可能是由一种蒙古微盗龙类恐龙——体型小、类似鸟类的兽脚亚目恐龙，拥有与现存鸟类相同的祖先所下。

微量元素分析显示，尽管这两块蛋壳样本分别来自地球的两端，但它们的结构都惊人地保存完好。仅观察到少量微裂纹，这些裂纹是化石化过程中上覆沉积层压力所致。

在研究人员对两块壳体样本进行直接测年后，他们比较了结果。深涡（Deep Eddy）地点沉积物中的锆石已经确定了该地点的年龄。那块恐龙蛋群被困在火山岩层之间的巢址，其年代略早于蛋壳本身，后者被确定为 9500万年。正如预期的那样，蛋群下方的岩层更古老，而上方的岩层则较年轻。团队指出，蛋壳中的裂纹可能导致了轻微的不准确。

对于蒙古的蛋，铀‑铅测年得到的年龄也与周围基岩的年龄极为接近。

对 Teen Ulaan Chaltsai 蛋的微量元素分析揭示了一个惊喜：在它们被埋藏的时期（≈ 9900万年前）可能有一次流星撞击地球。即使当时没有实际的撞击，流星尘已存在于覆盖它们的沉积物中。

“本研究表明，非鸟类恐龙、鸟类及其他产卵脊椎动物的蛋壳生物碳酸钙有潜力成为中生代和新生代陆相沉积盆地中可靠的年代计量工具，” — Tucker 等, Communications Earth & Environment（2025）。

下次当一个年代不明的化石地点让古生物学家感到困惑时，他们只需寻找恐龙蛋即可。

Reference

Communications Earth & Environment，2025年。DOI: 10.1038/s43247-025-02895-w

关于作者

Elizabeth Rayne 是一位作者，她的作品曾出现在 SYFY WIRE、Space.com、Live Science、Grunge、Den of Geek 和 Forbidden Futures。她与鹦鹉 Lestat 住在纽约市郊。除写作外，她喜欢变形、绘画以及扮演冷门角色。关注她的 Threads 和 Instagram：@quothravenrayne。

Footnotes

1. Tucker, R. et al. (2025). Nature Communications Earth & Environment, https://www.nature.com/articles/s43247-025-02895-w. ↩