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美国自然历史博物馆鲜为人知的幕后工作

(2011-06-03 12:52:07)
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杂谈

美国自然历史博物馆鲜为人知的幕后工作

为你揭密美国自然历史博物馆的幕后世界。从先进的冷冻组织存储到已经有几十年历史的化石手工处理设备,再到特有的巨骨室,在大开眼界的同时,我们终于明白在尽人皆知的展览背后,博物馆对这些知识进行了怎样的发掘、整理和保存

纽 约市——即便是不吃不喝的花上三到四天时间,你也未必能将美国自然历史博物馆逛个遍,那么多的恐龙化石、陨石、蝴蝶标本、蜥蜴标本、钻石和历史文物,根本 就没办法看得过来。纵然你声称自己可以眼观六路耳听八方,能将这些尽收眼底,那我告诉你你所看到的还只是博物馆的一个小侧面而已,因为在它的地窖、阁楼、 塔楼、后门厅和橱柜里,还有更多让你眼花缭乱的神奇宝贝。

最近,《连线科学》为了深入了解这家已经有140年历史的博物馆以及构成其核心要素的科学、艺术和建筑等等收藏,特意探访了博物馆幕后的另一个世界。从先进的冷冻组织存储到已经有几十年历史的化石手工处理设备,再到特有的巨骨室(Big Bone Room),在大开眼界的同时,我们终于明白在尽人皆知的展览背后,博物馆对这些知识进行了怎样的发掘、整理和保存。

冷冻组织实验室

要 想进入博物馆里各式各样的实验室和密室,必须先得穿越一行行高大的陈列橱,橱子里展示的都是一些稀奇古怪的玩意,如形形色色的甲虫、鸟类和獾的标本等;再 坐上一架超大的电梯;最后通过一段又长又乱堆满管子的走廊,走廊墙上还贴着那种过时褪色的科学或安全海报。经过一番辛苦的跋涉之后,你会进入一个简单的高 科技无菌冷冻组织实验室,对于从未到过这种地方的人来说,这里无异于另一个外星世界。

安布罗斯·莫奈尔冷冻收藏中心Ambrose Monell Cryo Collection)主要由八个近乎坚不可摧的液氮冷冻罐组成,其中三个保存着70000个来自爬行动物、两栖动物、哺乳动物、昆虫、鱼类和鸟类组织样本的冷冻罐已经连入了数据库。该中心还可以再放下四个冷冻罐,如果全部利用起来的话,将可以用来分类贮存100万种的组织样本。

“所有的分类群这个收藏中心都有,这是我们的特色之一,”朱莉·范因斯坦说,她是中心组织实验室的主管。“博物馆里所有藏品的样本都在这里。”

深冻罐取代了过去博物馆实验室中通用的冷冻箱。冷冻箱的缺点很多,首先是一旦断电,样品容易受到损伤;另外,它的低温范围只有-20℃至-80℃之间,并不足以保证样品在久冻之下不会受损和降解。深冻罐则克服了这一系列的不利因素,它的底部被填满了温度低至-180℃以下的液氮,可以保证冷冻组织的温度不会高于-145℃。

“这种冷冻罐不会停止运转,”范因斯坦说。即便在灾难性的断电事故发生,液氮罐依然能自我维持五个星期的低温不变。而且冷冻罐上都装有轮子,这样样品不用取出来就可以到处移动。另外还有一位专门负责冷冻藏品管理的工作人员。“冷冻罐并不是独自在运转,我们有专人照看。”

为了防止损耗和误放,组织实验室也利用了涉及条码和登记号的计算机追踪系统来保护实验室安全。

虽 然该组织实验室的冷冻保存主要是为了支持本博物馆藏品的遗传分析和保存研究,但对于那些有保存需要又愿意放弃样品所有权并免费共享信息的科学家,冷冻收藏 中心也会代为其进行样品保存。目前,该中心冷冻保存的样品类型从哺乳动物的血液到鸟类肝脏再到鲸类的皮肤,应有尽有,洋洋大观。最近,他们又接收了一批感 染了白鼻综合征的蝙蝠样本,眼下这种疾病已经威胁到了美国东部的蝙蝠种群,相关专家正在对其进行深入研究。

范因斯坦表示,安布罗斯·莫奈尔冷冻收藏中心是目前世界上首屈一指的组织贮藏机构,史密松尼、哈佛以及耶鲁的自然历史博物馆都希望能模仿该中心建立自己的冷藏机构。

图片来源:乔纳森·斯奈德/Wired.com

陨石研究

与其他博物馆相比,美国自然历史博物馆还有一个最值得称道的地方:它所展出的陨石是最大的。现在保存在博物馆地球行星科学分部的阿尼希托陨石(Ahnighito meteorite)重达34吨,用来存放它的地下室要经过特别加固才能承受它的重量。但对于博物馆的地质学家们来说,若要对这块有趣的陨石进行科学研究的话,一小块就足够了。

“我们想看看这块古怪的陨石到底有何不同之处,它也许能告诉我们一些新故事,”地质学家丹顿·伊贝尔(下图)说,他是亚瑟·若斯陨石纪念厅(Arthur Ross Hall of Meteorites)的馆长。

伊贝尔正在整理一篇摘要,准备提交到即将在纽约召开的陨石协会大会上。尽管他表示自己只有五分钟的空闲时间来接受采访,但一谈起陨石,他的话匣子就再也关不住了。

伊贝尔的研究小组正在进行陨石3-D影像构建的研究。不久以后,一台新的电脑断层扫描仪就会被送到博物馆里,届时在新设备的辅助之下,他们的研究水平将会得到很大提升。伊贝尔正在着手建立一个各种天体物理重要矿物质的红外光谱的文库,通过将实验室和该文库中记录的光谱数据与赫歇尔天文台所观测到的行星状星云、超新星遗迹、行星际尘埃和恒星气盘的红外波长数据进行比较,将有助于天文学家对相关数据进行解读。

图片来源:乔纳森·斯奈德/Wired.com

巨骨室

当 一位实验室的技师在言谈间不经意提起这里还有一处叫做巨骨室的地方时,我们的兴趣顿时被勾了起来,当即决定非去不可,结果证明我们的选择英明无比,因为这 个房间的确名副其实。尽管参观者在博物馆中已经看到了不计其数的骨骼,但那些展示的部分只占总量的0.02%而已,剩下的部分被分散放置在密室和实验室 中,而那些特别巨大的骨头则被单独放置在这间叫做巨骨室的房间。

这个房间就像是一个存放巨型化石的库房,可旋转的架子上堆满了恐龙骨骼。虽然大多数化石都没有被公开展示过,但博物馆和其他机构的科学家们对它们都进行过研究,这些化石主要是在十九世纪后期收集而来的。

“它们都在静静等待着下一拨对它们有研究兴趣的人,”卡尔·梅林说,他是巨骨室的收藏主管。“来自世界各地的科学家们经常会提出申请,‘我能和你的恐龙一起玩玩吗?顺便写点材料?’于是我们放他们进去,心里还在祈祷,希望他们不要破坏任何东西。”

梅林真挚的热爱着这些化石,也非常乐于拿它们炫耀,但他也在异常谨慎的保护着这些脆弱的标本。

“有时候我真想拿几块砖把门给堵上,不要任何人进来,”他说。“但那只是想想而已。”

下图:1)巨骨室中最大的骨骼化石是一只圆颈龙(Camarasaurus)的股骨,目测起来足足有1.5米长。

2)收藏中的某些珍贵化石属于模式标本,它们的类型在科学文献中属于第一次被描述,比如图中的准角龙(Anchiceratops)化石,它曾经在博物馆中被公开展览过。

3)这只恐龙可能是在不注意时被山崩活埋。

图片来源:乔纳森·斯奈德/Wired.com

陈列工作室

在博物馆顶楼的一个大房间里,摆满了工具、颜料和上一个工程项目遗留下来的边角料,艺术家和其他艺术创作人员在这里构建展品。美国自然历史博物馆雇佣了十二位全职艺术家。

就 在我们参观时,一件名为“通往地球尽头的竞赛”的展品刚刚完成,它展示的是1912年罗尔德·阿蒙森和罗伯特·斯科特为争夺征服南极点第一人的称谓而进行 的竞赛。大部分煞费苦心的构造模型,如斯科特船舱和阿蒙森冰雕工作室的复制品已经被搬到展览大厅中去了,只剩几只灰色的帝王企鹅留在这里。

在一堵结构墙后,利用起重机的帮助,一只栩栩如生的豹海豹正在从天花板上被小心翼翼的吊到地板上。

图片来源:乔纳森·斯奈德/Wired.com

化石医生

美国自然历史博物馆的化石准备实验室在类似的实验室中是世界上最大的。世界各地的标本在被运到这里时,还被密封在岩石或发现源地的污泥之中,只有经过化石准备工作以后,那些头颅、股骨和牙齿才能显露出来。

密封岩石的差别导致这项清理工作不仅极其困难而且要求严格。以硬质岩石的材质为例,安娜·巴凯瑞尔必须使用一种名为气动划线器的小凿子慢慢凿除岩石,并且要保证不会损坏岩石内部的标本,气动划线器有点类似于牙科医生用来钻孔的工具。

“一开始的时候,完成一件标本的准备工作要花费我几个月的时间,”巴凯瑞尔说,她已经在实验室中工作了九年。“现在这些工具我已经用得得心应手了,完成一件几个礼拜就够了。”

经过多年的磨练,她的技术已经越来越精进了,但即便如此,化石的一小部分偶尔还是会折断掉到地板上,被灰尘包裹住。当涉及到一件新标本的鉴定和研究工作时,这些掉落的部分如牙齿和骨骼上的一点点银质就显得异常关键。

“在这里,看到某些人匍匐在地上打扫灰尘并不是什么稀罕事,因为他们希望能发现一点小碎片,”巴凯瑞尔说。“我经常这样干。”

大多数标本并非一定要被展览,但肯定要用来研究的。准备实验室也会为一些化石制作铸件,然后送出去给相关科学家进行研究。铸件的制作涉及到一些奇怪的老式和新式器械以及烤箱,另外还包括一台架在散落标本抽屉上的老式手工离心机(上图),它是用来赶走铸件中的空气泡的。

因为化石的准备工作相当繁重,每一个标本都需要花费相当多的工时,博物馆中现在还有数千件化石依然被封闭在岩石之中或被包裹着石膏绷带放在当初运来的箱子中,这些化石都是科学家们在上个世纪收集而来的。

图片来源:乔纳森·斯奈德/Wired.com

菊石(Ammonite)线索

在古生物学家尼尔·兰德曼的办公室中,几乎每一块可被利用的空间都摆满了装着菊石化石的托盘。菊石是鹦鹉螺的近亲,这种外壳呈螺旋状的海生生物在6500万年前与恐龙一起灭绝了。

兰德曼对于菊石的研究兴趣主要集中在菊石被称为珍珠层的文石外壳。通过分析其中的同位素(同一种元素拥有不同的质量)比例,他可以了解这些菊石所生活的环境特征,如温度和盐度。

但珍珠层会随着时间慢慢分解,它取决于菊石化石的年代和历史

“在一亿年的时间内,什么事都有可能发生,”兰德曼说。

只有相对原始状态的材料才拥有兰德曼所需要的研究对象,因此他的研究小组必须使用利用电子束表面成像的扫描电子显微镜(下图)去寻找最好的珍珠层。在显微镜之下,原本看起来很干净的表面其实像砖墙一样凹凸不平,如果这堵墙看起来破烂不堪或疏松易碎,就说明珍珠层没有用。

图片来源:乔纳森·斯奈德/Wired.com

每一个角落

令人兴奋的不光是那些各式各样的实验室、研究工作和展品,还包括了博物馆里的奇特角落、走廊、墙报和一堆堆的杂物,正是这些不起眼之处赋予了博物馆幕后工作的特殊性。

我 们浏览每一个地方都需要穿过几扇有趣的门,这些门上总会挂着一些警示牌,上面写着诸如“无脊椎动物仓库,请勿堵门”这样的警告标语;满是抽屉的陈列柜也不 知主人姓氏名谁,里面放得是何奇珍异宝;墙上的科学海报有新有旧,其表现内容从犀牛到钻石再到太空任务,应有尽有,种类繁多;一幅化石搜索工作的巨幅照片 也已经有几十年的历史了;另外还有一些科学巨匠如哥白尼的雕像和非洲有蹄类动物的壁画等。

在巨骨室的一处角落里,一块看起来相对不那么古老的石膏模型上标着“头颅”字样,它被摆在了几张老照片的前面,而照片里的博物馆工作人员手里拿着的正是同一块相似的化石。

正是类似于这样的摆设让我们不断驻足,央求工作人员为我们打开一扇扇门,不厌其烦的向他们请教,一连在博物馆里流连了好几天。

图片来源:乔纳森·斯奈德/Wired.com

化石猎手

古生物学家马克·诺瑞尔的经历听起来颇为不寻常,作为博物馆的馆长,他在博物馆的角楼上有一间巨大的圆形办公室。诺瑞尔在异国他乡到处寻找化石,甚至连位于戈壁滩上的蒙古都去过,但就在那种地方,颇有个性的诺瑞尔还是可以大饱口福,他吃的是真空辐照鳗鱼做成的寿司。

“连我们的帐篷都要显得与众不同,”诺瑞尔说。

他正在筹划一个关于牧师的专题展览,展出的都是令他感兴趣的东西,博物馆眼下正在举行的是“丝绸之路”展。最近,诺瑞尔写了一本关于巴纳姆·布朗的书,巴纳姆·布朗是为美国自然历史博物馆工作的化石猎人,正是他发现了雷克斯暴龙(Tyrannosaurus rex),此人经常穿着一件海狸皮大衣在野外考察;更令人称奇的是,布朗曾经也干过间谍,风流韵事无数。

诺瑞尔和他的研究生现在所从事的研究也很让人兴奋,他们利用CT扫描恐龙的头骨以确定它们脑子的形状,并将结果与鸟类的大脑进行比较,寻找其各自感知过程的不同之处。

“我们可以对脑进化的各个方面进行研究,”他说。

图片来源:乔纳森·斯奈德/Wired.com

宇宙之旅

博物馆闭馆以后,在馆内海登天文馆(Hayden Planetarium)的豪华座椅上,我们享受了一趟免费的宇宙之旅,为我们领航的是布莱恩·艾伯特和卡特·埃玛特(上图);同时还有一位正在受训的领航员在一旁观摩,我们完成以后,她会接着练习。

合并到天文馆数字化宇宙中的信息数量(有些是接收自卫星和飞船的实时数据)多到让人惊愕。我们不停的穿越恒星、行星和星系,最终到达了已知宇宙的边缘,那里用一张宇宙背景微波辐射图所代替了。

其中最有趣的一种可视化效果是以地球为球体中心,通过无线电信号来衡量进入宇宙的距离,在上世纪三十年代后期,雷达、电视和原子实验开始产生强大的无线电波,用无线电信号探索宇宙的工作从此起步。

要完整的描绘我们所经历的这趟不可思议的旅程,的确有些勉为其难,但你可以通过这则名为“已知的宇宙”视频先获得一个感性认识,或下载一个名为Digital Universe Atlas的程序,在自己的电脑上就可以享受一把飞越宇宙的乐趣。

高科技天文馆圆顶的背后是负责运行虚拟旅行的电脑和服务器机房。这里到处都是线缆,工具盒以及各种设备,作为备用配件的老式投影仪已经被新式的机器所取代了。

图片来源:乔纳森·斯奈德/Wired.com

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