在宇宙中神出鬼沒的巴克球,首次被發現於8000萬年前的動物化石中

2021-01-09 寰宇科學新觀察

巴克球,即Buckyballs,是「Buckminsterfullerenes」的簡稱,通常用來指由60個碳原子以五邊形和六邊形連接在一起,形成一個類似足球的表面的大球形分子結構。這種具有奇怪結構的分子,在2010年首次被太空人們在太空中發現。它的名字來自於著名的建築師巴克敏斯特·富勒(Buckminster Fuller),這位建築師曾在20世紀40年代推廣了一種類似的結構,稱為測地線穹頂。

在後來的科學探索中,科學家們不僅在太空中發現過巴克球結構分子,在氣體和各種粒子中,也發現過巴克球結構。據美國國家航空航天局的研究人員稱,在地球上燃燒蠟燭的氣體和某些礦物中也發現過這種結構的分子。

然而,這種結構此前從未在動物身上被發現過。來自西澳大利亞大學地球科學學院的研究員亞倫·亨特(Aaron Hunter)說,這種獨特的巴克球形狀以前在動物身上是未知的,無論動物是活的還是滅絕的。

然而,在最近發表於《古生物學》(Paleontology)雜誌上的一項新研究中,科學家們出人意料地在8000萬年前的海洋動物身上發現了這種奇怪的幾何形狀。巴克球在宇宙塵埃、氣體和某些巖石中總是隨機出現,神出鬼沒,但研究人員驚奇地發現,這種結構在白堊紀的兩種海百合化石中大規模出現——海百合的化石板塊形成了多方面的中空結構,科學家們將其鑑定為巴克球。

科學家們在一項新的研究中報告說,他們的發現是第一個證據,證明這種奇異的巴克球形狀是在如此大的範圍內自然形成的。亨特在一份聲明中說:「這是我們第一次在動物化石中發現這樣的結構。」

海百合是一種棘皮動物,因為長得像植物,所以人們用百合這種植物的名字為它命名,最早出現在寒武紀(約5.43億至4.9億年前)。大多數海百合物種,在大約2.5億年前的二疊紀大滅絕中消失了,但有些仍然存活至今。這種動物有一個高腳杯形的身體,類似於花萼,頂端有分支的手臂。根據英國地質調查局(British Geological Survey)的數據,許多化石形態表明它們都具有將它們自身固定在海底的莖狀結構。

晚白堊世的兩種海百合的幾十個化石——Marsupites testudinarius和Uintacrinus socialis——為科學家們提供了一個由碳酸鈣構成的萼狀六邊形和五邊形板塊的詳細觀察。研究人員繪製了一張模擬圖,描繪出了這些動物的身體在三維空間中的樣子。總的來說,這兩個物種的身體結構相似。但Uintacrinus socialis有一個更大的花萼,由許多小而輕的盤子形狀組成,每個盤子都有四到八個邊。相比之下,Marsupites testudinarius的花萼上只有五六個邊的盤子形狀,而且這些盤子比Uintacrinus socialis的大得多。

兩種海百合的花萼形狀都像巴克球。亨特在聲明中說:「這些巴克球狀結構能夠讓海百合承受非常重的載荷,保護它們免受海洋的傷害。」然而,科學家在研究報告中寫道,這兩種動物之間存在著嚴重的差異。Marsupites testudinarius的花萼有著更大的形狀相似的盤狀結構,更接近於球狀碳分子。這會使花萼更加堅固和穩定。但Uintacrinus socialis的花萼更寬,板邊的數量變化更大,使花萼更容易彎曲和彎曲,這樣的花萼可能對浮力比抵禦捕食者更有用。

這種極不尋常的身體結構本可以幫助海百合適應並在世界各地的海洋深處傳播。然而,許多問題仍然存在,關於它們奇怪的巴克球體是如何進化出來的?為什麼這種形狀只在8400萬至7200萬年前消失的兩個滅絕物種中被發現,在其他千萬種動物身上卻從來沒出現過?為了解答這些問題,科學家們仍需要進行更多更深入的研究。

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