Dino-ROAR

計算機模擬為已滅絕的恐龍發聲

圖片:Rich Penney,桑迪亞國家實驗室
一群 有著奇異角狀頭冠的副櫛龍在白堊紀新墨西哥州的沼澤邊吃草。

點選此處下載副櫛龍的叫聲連結。

現在是7500萬年前,你身處今天的新墨西哥州聖胡安盆地的某個地方。在霧氣瀰漫的沼澤邊緣,一群恐龍正在啃食附近植物的葉子。成年恐龍身長近25英尺,長著類似鴨嘴的奇怪嘴巴。更奇怪的是,巨大的角狀頭冠從它們的頭頂升起。體型最大的恐龍突然停止進食,看向你的方向。它抬起頭冠,深吸一口氣,突然,一聲低沉的隆隆警告聲震動了大地。

你剛剛聽到的怪異聲音(如果你的瀏覽器支援RealAudio)並非好萊塢音響工程師為了侏羅紀公園配樂而隨意猜測的蜥蜴類動物的吼叫聲。相反,它可能非常接近於重現副櫛龍(PAIR-uh-SOAR-uh-LOW-fuss)恐龍的真實聲音。


支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱,您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事。


桑迪亞國家實驗室和新墨西哥州自然歷史科學博物館(位於阿爾伯克基)的科學家們透過分析副櫛龍化石頭骨的計算機斷層掃描 (CT) 影像,並在強大的計算機上模擬空氣像樂器一樣吹過其內部通道和腔體時會產生的聲音,從而製作出了這種低頻聲音。

圖片:Randy Montoya,桑迪亞國家實驗室
數字古生物學家桑迪亞的Carl Diegert(左)和新墨西哥州自然歷史科學博物館的Thomas E. Williamson模擬“長號恐龍”的叫聲。

副櫛龍是鴨嘴龍類恐龍的一個成員,鴨嘴龍類是大型植食性恐龍,生活在晚白堊世(距今1億至6500萬年前)。一些鴨嘴龍類,如副櫛龍,頭部有大型空心頭冠,被稱為賴氏龍亞科。使這項模擬成為可能的化石是1995年8月由新墨西哥州自然歷史科學博物館古生物學館館長Thomas E. Williamson領導的一個團隊發現的。這塊4.5英尺長的頭骨是迄今為止發現的僅有的五塊頭骨之一,也是最完整的一塊,僅缺少眼睛下方的部分;骨質頭冠儲存得非常完好(參見側邊欄)。

副櫛龍頭冠的確切功能長期以來一直是古生物學家們困惑的難題。一些人認為,這種特徵有助於恐龍相互識別,或者像孔雀的羽毛一樣在交配期間展示。頭冠上佈滿了與動物呼吸系統相連的長通道,這一事實也向研究人員暗示,它可以作為“散熱器”來散發多餘的熱量。其他人則推測,頭冠是聲學共鳴器,能夠產生獨特的聲音。後一種想法和頭冠的獨特形狀使研究人員給副櫛龍起了個綽號——“長號恐龍”。

約翰·霍普金斯大學的David Weishampel首先分析了副櫛龍潛在的發聲能力。他構建了簡單的塑膠頭冠模型,以證明它們可以放大低頻聲音。但Williamson尋求進一步的證據,因此他轉向了附近桑迪亞國家實驗室的計算機科學家Carl Diegert。Diegert所在的團隊建立複雜的三維計算機模型,用於模擬無法進行真實世界測試的問題。

Diegert和Williamson獲得了CT掃描影像,該影像產生了化石頭骨和頭冠的350個橫截面,間隔為三毫米。影像顯示,頭冠的內部結構比任何人想象的都要複雜。“不僅管道比以前的研究中描述的簡單長號狀環路要多,而且頭冠內部還有新的腔室,”Williamson說。

接下來,數字化的橫截面被用於重建頭冠的未失真模型(參見側邊欄),將最初是骨骼的材料與填充化石腔體的砂岩和粘土分離。一旦科學家們確定了氣道的大小和形狀,他們就能夠計算出恐龍發出的聲波的自然頻率。“像恐龍頭冠這樣非常複雜的形狀需要大量的數字才能在計算機中描述,”Diegert觀察到。“只是最近計算機才變得足夠強大,能夠實現這一點。”

然後,計算機被指示模擬空氣吹過頭冠。由此產生的聲音可能相當接近於恐龍頭冠可能產生的聲音。但這很難確定。研究人員確實不得不重建一些缺失的恐龍部分,例如喙和鼻孔,以及未化石化的頭部和喉嚨軟組織——所有這些都可能改變了整體音質。此外,尚不清楚副櫛龍是否擁有聲帶,因此研究人員模擬了聲音透過聲帶和未透過聲帶的情況。

總而言之,當副櫛龍的叫聲從揚聲器中隆隆響起時,他們並沒有失望。正如預測的那樣,這位史前男低音具有豐富的顫音,並且可以改變音調。數字古生物學家認為,副櫛龍可能擁有足夠獨特的聲音,以將其與其他個體區分開來。“這種聲音可能有點像鳥叫,而且認為它們會用某種歌曲來互相呼喚可能並非不合理,”Diegert說。“恐龍耳朵中大骨骼的化石記錄與人類耳朵中相應的骨骼相比,表明它們能夠聽到比人類更低的頻率。”

新資料推進了桑迪亞的模擬技術,併為恐龍的生活提供了重要的線索。“這可能支援一些證據線索,表明鴨嘴龍類恐龍能夠進行相當複雜的社會行為,”Williamson說。此外,這種高科技計算機模擬很可能發現超出純科學範圍的其他用途。副櫛龍的琶音已獲得版權,據說電影製作人對許可證感興趣。

因此,當下一部恐龍驚悚片在杜比環繞聲影院中震撼上映時,我們可能會聽到更接近真實鴨嘴龍類吼叫的聲音。霸王龍不太悅耳的聲音會是下一個嗎?

© .