拉曼光谱揭示翼龙蛋壳成分新研究颠覆原有认知

近日，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所与中国科学院大学人文学院的联合团队利用扫描电镜能谱仪和拉曼光谱仪对天山哈密翼龙(Hamipterus tianshanensis)蛋化石开展研究，明确蛋壳的主要成分不是碳酸钙而是氟磷灰石。
相关成果发表在《遗产科学》(Heritage Science)上。


翼龙是是最早飞向天空的脊椎动物，在古生物研究中具有重要地位。

中国新疆哈密是当前世界上分布面积最大和最富集的翼龙化石产地，在这里发现大量三维立体保存的翼龙蛋和胚胎化石。

在此之前世界范围内发现报道的翼龙蛋化石仅4枚，只有部分含有胚胎。

哈密发现的翼龙蛋和胚胎化石为研究翼龙繁殖、胚胎发育和羊膜卵演化等方面提供了大量材料。


已有关于哈密翼龙的研究发现，其蛋壳中含有大量钙、磷元素，蛋壳成分与多数羊膜卵的硬质外壳一样为碳酸钙。

但是蛋壳中的含磷物质的具体成分却尚未探明。

为明确含磷物质的成分，研究团队利用扫描电镜能谱仪和拉曼光谱仪对开展进一步研究——通过扫描电镜能谱仪分析蛋壳显微结构和元素信息；通过拉曼光谱仪分析物质的分子结构信息，从而检测出翼龙蛋壳的组成成分。


在研究中，扫描电镜图像显示翼龙蛋壳的厚度很薄，最厚处也只有约50 μm，，蛋壳截面呈现出疏松多孔的结构，并且可以见到不规则颗粒。

能谱点扫描显示蛋壳的主要组成元素是氧、钙、磷、氟，此外还有少量碳和硅。

而面扫描结果表明钙、磷、氟元素存在相同的面分布模式。

由此可以得出，蛋壳的主要成分是钙质和磷质的矿物。


在此基础上，研究团队采用激光共聚焦拉曼显微镜进步检测钙质和磷质的矿物的具体成分。

点扫描显示，蛋壳种没有碳酸钙，主要成分是磷灰石类矿物。

对蛋壳截面的拉曼光谱面扫描结果显示磷灰石在蛋壳的内外均有分布。

加上蛋壳中含有大量氟元素，研究人员推测蛋壳的主要矿物成分是氟磷灰石。


这一结果与现生多数羊膜动物的碳酸钙蛋壳有很大区别。

研究团队表示，羊膜卵蛋壳在地质历史上可能具有更高的演化多样性。

对翼龙蛋壳成分和结构的判断应当更加谨慎，不能直接比对中新生代及现生羊膜动物的碳酸钙蛋壳的情况。

后续将继续借助新的技术手段对翼龙蛋化石进行深入研究。


编辑点评：古生物学与考古学研究中，分析检测技术有着重要作用，更合适的或者更先进的分析检测方法能够从化石、文物等物品中获取更多更准确的信息，从而帮助研究人员取得研究突破。