I ricercatori che utilizzano le esclusive capacità di imaging di neutroni e raggi X ad alta energia di Los Alamos hanno esposto le strutture interne del cranio fossile di un dinosauro tirannosauroide di 74 milioni di anni soprannominato la Bestia Bisti nella scansione ad alta risoluzione del cranio di tirannosauro mai fatto. I risultati aggiungono un nuovo pezzo al puzzle di come questi grandi predatori spaccaossa si sono evoluti nel corso di milioni di anni.

"Normalmente, guardiamo una varietà di spessore, oggetti densi a Los Alamos per programmi di difesa, ma il New Mexico Museum of Natural History and Science era interessato a immaginare un fossile molto grande per conoscere cosa c'è dentro, " ha detto Ron Nelson, della Divisione di Fisica del Laboratorio. Nelson faceva parte di un team che includeva personale del Los Alamos National Laboratory, il Museo, l'Università del New Mexico e l'Università di Edimburgo. "Si scopre che i neutroni ad alta energia sono un modo interessante e unico per visualizzare qualcosa di queste dimensioni".

I risultati hanno aiutato il team a determinare il seno del cranio e la struttura cranica. La visualizzazione iniziale delle sezioni di tomografia computerizzata (TC) ha mostrato la conservazione dei denti non erotti, la cavità cerebrale, struttura interna in alcune ossa, cavità del seno, vie di alcuni nervi e vasi sanguigni, e altre strutture anatomiche. Queste tecniche di imaging hanno rivoluzionato lo studio della paleontologia negli ultimi dieci anni, consentendo ai paleontologi di acquisire conoscenze essenziali sull'anatomia, sviluppo e conservazione di esemplari importanti. I membri del team presenteranno le loro scoperte sul fossile, Bistahieversor sealeyi, 23 agosto al meeting annuale della Society of Vertebrate Paleontology a Calgary, Alberta.

Per sbirciare all'interno del cranio da 40 pollici, che è stato trovato nel 1996 nella Bisti/De-Na-Zin Wilderness Area vicino a Farmington, N.M. il team di Los Alamos ha combinato neutroni e TC a raggi X per estrarre informazioni anatomiche non accessibili altrimenti e senza il rischio di danneggiare l'insostituibile fossile. Los Alamos è uno dei pochi posti al mondo in grado di eseguire entrambi i metodi su campioni che vanno dalla scala molto piccola a quella molto grande.

Lo spessore del cranio richiedeva raggi X di energia maggiore di quelli normalmente disponibili per penetrare adeguatamente nel fossile. L'acceleratore di elettroni a microtroni del laboratorio ha prodotto raggi X di energia sufficientemente elevata.

Per fornire una visione alternativa all'interno del cranio, il team ha anche utilizzato un nuovo tecnica di imaging di neutroni ad alta energia con neutroni prodotti dall'acceleratore di protoni del Los Alamos Neutron Science Center (LANSCE). I neutroni interagiscono con i nuclei piuttosto che con gli elettroni nel cranio, come fanno i raggi X, e quindi hanno una diversa sensibilità elementare. Ciò fornisce informazioni complementari a quelle ottenute con i raggi X.

Lo studio del team illumina il posto della Bestia Bisti nell'albero evolutivo che culminò nel Tyrannosaurus rex.

"Le scansioni TC ci aiutano a capire come le diverse specie all'interno della famiglia T. rex si relazionavano tra loro e come si sono evolute, " ha detto Thomas Williamson, Curatore di Paleontologia presso il Museo del New Mexico. "Il Bistahieversor rappresenta il tirannosauro più basale ad avere la testa grossa, adattamenti schiaccia-ossa e quasi certamente i piccoli arti anteriori. Viveva accanto a specie più strettamente imparentate con T. rex, il tirannosauro più grande e derivato di tutti, vissuta circa 66 milioni di anni fa. Bistahieversor visse quasi 10 milioni di anni prima del T. rex, ma era anche un membro sopravvissuto di un lignaggio che conservava molte delle caratteristiche primitive ancora più lontane da quando i tirannosauri subirono la loro transizione verso lo schiacciamento delle ossa".

Il teschio di Bisti Beast è l'oggetto più grande fino ad oggi per il quale pieno, Scansioni TC a raggi X e neutroni ad alta risoluzione sono state eseguite presso il Laboratorio e hanno richiesto innovazioni sia per l'immagine dell'intero cranio sia per gestire la ricostruzione dell'immagine dai grandi set di dati risultanti.

Questo lavoro fa avanzare lo stato dell'arte nelle capacità di imaging del Laboratorio e si sta già dimostrando utile nell'imaging di elementi programmatici più ampi relativi alla missione di sicurezza nazionale del Laboratorio.