Onderzoekers die Los Alamos' unieke neutronenbeeldvorming en hoogenergetische röntgencapaciteiten hebben gebruikt, hebben de innerlijke structuren van de fossiele schedel blootgelegd van een 74 miljoen jaar oude tyrannosauroid-dinosaurus met de bijnaam het Bisti-beest in de scan met de hoogste resolutie van de tyrannosaurusschedel ooit gedaan. De resultaten voegen een nieuw stukje toe aan de puzzel van hoe deze botverpletterende toproofdieren zich in de loop van miljoenen jaren hebben ontwikkeld.

"Normaal gesproken, we kijken naar een verscheidenheid aan dikke, dichte objecten in Los Alamos voor defensieprogramma's, maar het New Mexico Museum of Natural History and Science was geïnteresseerd in het afbeelden van een zeer groot fossiel om te leren wat erin zit, " zei Ron Nelson, van de afdeling Natuurkunde van het laboratorium. Nelson maakte deel uit van een team met medewerkers van het Los Alamos National Laboratory, het museum, de Universiteit van New Mexico en de Universiteit van Edinburgh. "Het blijkt dat hoge-energetische neutronen een interessante en unieke manier zijn om iets van deze omvang in beeld te brengen."

De resultaten hielpen het team bij het bepalen van de sinus- en schedelstructuur van de schedel. De eerste bezichtiging van de computertomografie (CT)-plakjes toonde het behoud van niet-doorgebroken tanden, de hersenholte, interne structuur in sommige botten, sinus holtes, paden van sommige zenuwen en bloedvaten, en andere anatomische structuren. Deze beeldvormingstechnieken hebben de afgelopen tien jaar een revolutie teweeggebracht in de studie van paleontologie, paleontologen in staat stellen essentiële inzichten in de anatomie te verwerven, ontwikkeling en behoud van belangrijke exemplaren. Teamleden zullen hun bevindingen over het fossiel presenteren, Bistahieversor sealeyi, 23 augustus tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de Society of Vertebrate Paleontology in Calgary, Alberta.

Om in de 40-inch schedel te kijken, die in 1996 werd gevonden in het Bisti/De-Na-Zin Wilderness Area nabij Farmington, N.M. het Los Alamos-team combineerde neutronen- en röntgen-CT om anatomische informatie te extraheren die anders niet toegankelijk is en zonder het risico het onvervangbare fossiel te beschadigen. Los Alamos is een van de weinige plaatsen ter wereld waar beide methoden kunnen worden uitgevoerd op monsters van zeer kleine tot zeer grote schaal.

De dikte van de schedel vereiste röntgenstralen met een hogere energie dan die welke normaal beschikbaar zijn om het fossiel adequaat te penetreren. De microtron-elektronenversneller van het Lab produceerde röntgenstralen met voldoende hoge energie.

Om een ​​alternatief zicht in de schedel te bieden, het team gebruikte ook een nieuw ontwikkelde, hoogenergetische neutronenbeeldvormingstechniek met neutronen geproduceerd door de protonenversneller in het Los Alamos Neutron Science Center (LANSCE). De neutronen interageren met de kernen in plaats van de elektronen in de schedel, zoals röntgenstralen doen, en hebben dus verschillende elementaire gevoeligheid. Dit levert aanvullende informatie op die wordt verkregen met röntgenstralen.

De studie van het team belicht de plaats van het Bisti-beest in de evolutionaire boom die culmineerde in Tyrannosaurus rex.

"De CT-scans helpen ons erachter te komen hoe de verschillende soorten binnen de T. rex-familie zich met elkaar verhouden en hoe ze evolueerden, " zei Thomas Williamson, Curator paleontologie in het New Mexico museum. "De Bistahieversor vertegenwoordigt de meest basale tyrannosaurus die de groothoofdige, botverpletterende aanpassingen en vrijwel zeker de kleine voorpoten. Hij leefde naast soorten die nauwer verwant waren aan T. rex, de grootste en meest afgeleide tyrannosaurus van allemaal, die ongeveer 66 miljoen jaar geleden leefde. Bistahieversor leefde bijna 10 miljoen jaar voor T. rex, maar het was ook een overlevend lid van een geslacht dat veel van de primitieve kenmerken behield van nog verder terug, dichter bij de tijd dat tyrannosaurussen hun overgang naar botverplettering ondergingen."

De schedel van Bisti Beast is tot nu toe het grootste object waarvoor volledige, hoge resolutie neutronen- en röntgen-CT-scans zijn uitgevoerd in het laboratorium en vereisten innovaties om zowel de hele schedel in beeld te brengen als om de beeldreconstructie van de resulterende grote datasets af te handelen.

Dit werk bevordert de stand van de techniek op het gebied van beeldvormingsmogelijkheden in het laboratorium en is al nuttig gebleken bij het afbeelden van grotere programmatische items die verband houden met de nationale veiligheidsmissie van het laboratorium.