Des chercheurs utilisant les capacités uniques d'imagerie neutronique et de rayons X à haute énergie de Los Alamos ont exposé les structures internes du crâne fossile d'un dinosaure tyrannosauroïde âgé de 74 millions d'années surnommé la bête Bisti dans le scan à haute résolution du crâne de tyrannosaure jamais fait. Les résultats ajoutent une nouvelle pièce au puzzle de l'évolution de ces prédateurs supérieurs broyeurs d'os au cours de millions d'années.

"Normalement, nous regardons une variété d'épaisseur, objets denses à Los Alamos pour des programmes de défense, mais le Musée d'histoire naturelle et des sciences du Nouveau-Mexique était intéressé par l'imagerie d'un très gros fossile pour en savoir plus sur ce qu'il y avait à l'intérieur, " a déclaré Ron Nelson, de la Division de Physique du Laboratoire. Nelson faisait partie d'une équipe qui comprenait du personnel du Laboratoire national de Los Alamos, le musée, l'Université du Nouveau-Mexique et l'Université d'Édimbourg. "Il s'avère que les neutrons de haute énergie sont un moyen intéressant et unique d'imager quelque chose de cette taille."

Les résultats ont aidé l'équipe à déterminer la structure des sinus et du crâne du crâne. La visualisation initiale des coupes de tomodensitométrie (TDM) a montré la préservation des dents sans éruption, la cavité cérébrale, structure interne de certains os, cavités sinusales, voies de certains nerfs et vaisseaux sanguins, et d'autres structures anatomiques. Ces techniques d'imagerie ont révolutionné l'étude de la paléontologie au cours de la dernière décennie, permettant aux paléontologues d'acquérir des connaissances essentielles sur l'anatomie, développement et préservation de spécimens importants. Les membres de l'équipe présenteront leurs découvertes sur le fossile, Bistahieversor sealeyi, 23 août à la réunion annuelle de la Society of Vertebrate Paleontology à Calgary, albertaine.

Pour regarder à l'intérieur du crâne de 40 pouces, qui a été trouvé en 1996 dans la région sauvage de Bisti/De-Na-Zin près de Farmington, N.M. l'équipe de Los Alamos a combiné la tomodensitométrie à neutrons et à rayons X pour extraire des informations anatomiques inaccessibles autrement et sans risquer d'endommager l'irremplaçable fossile. Los Alamos est l'un des rares endroits au monde à pouvoir appliquer les deux méthodes sur des échantillons allant de la très petite à la très grande échelle.

L'épaisseur du crâne nécessitait des rayons X d'une énergie plus élevée que celles généralement disponibles pour pénétrer correctement le fossile. L'accélérateur d'électrons à microtrons du laboratoire a produit des rayons X suffisamment énergétiques.

Pour fournir une autre vue à l'intérieur du crâne, l'équipe a également utilisé un nouveau technique d'imagerie neutronique à haute énergie avec des neutrons produits par l'accélérateur de protons du Centre scientifique neutronique de Los Alamos (LANSCE). Les neutrons interagissent avec les noyaux plutôt qu'avec les électrons dans le crâne, comme le font les rayons X, et ont donc une sensibilité élémentaire différente. Ceci fournit des informations complémentaires à celles obtenues avec les rayons X.

L'étude de l'équipe éclaire la place de la bête Bisti dans l'arbre évolutif qui a abouti au Tyrannosaurus rex.

"Les tomodensitogrammes nous aident à comprendre comment les différentes espèces de la famille T. rex sont liées les unes aux autres et comment elles ont évolué, " a déclaré Thomas Williamson, Conservateur de paléontologie au musée du Nouveau-Mexique. "Le Bistahieversor représente le tyrannosaure le plus basal à avoir la grosse tête, adaptations qui écrasent les os et presque certainement les petits membres antérieurs. Il cohabitait avec des espèces plus proches du T. rex, le tyrannosaure le plus grand et le plus dérivé de tous, qui vivait il y a environ 66 millions d'années. Bistahieversor a vécu près de 10 millions d'années avant T. rex, mais c'était aussi un membre survivant d'une lignée qui a conservé de nombreuses caractéristiques primitives d'encore plus loin, plus près du moment où les tyrannosaures ont subi leur transition vers le broyage des os. »

Le crâne de Bisti Beast est le plus grand objet à ce jour pour lequel plein, des tomodensitogrammes neutroniques et à rayons X à haute résolution ont été effectués au laboratoire et ont nécessité des innovations à la fois pour imager l'ensemble du crâne et pour gérer la reconstruction d'image à partir des grands ensembles de données résultants.

Ce travail fait progresser l'état de l'art des capacités d'imagerie au Laboratoire et s'avère déjà utile pour l'imagerie d'éléments programmatiques plus importants liés à la mission de sécurité nationale du Laboratoire.