Тираннозавр рекс глазами ИИ
Палеонтология изучает живые организмы далёкого прошлого, давно исчезнувшие экосистемы. Причём давность в палеонтологии измеряется не месяцами и годами, а тысячами, миллионами, а то и миллиардами лет. Но хотя взгляд палеонтологов устремлён в прошлое, сами исследователи держат руку на пульсе настоящего. Часто палеонтолога представляют как Алана Гранта из «Парка юрского периода»: этаким дядькой в широкополой шляпе, который выдалбливает кость динозавра из скалы где-нибудь в жаркой пустыне. Насколько такой взгляд близок к истине? И как вообще сегодня происходит поиск и изучение вымерших организмов?
Для начала кости или другие ископаемые остатки нужно найти. Сразу же возникает вопрос: где будем искать? И тут на помощь приходит стратиграфия — наука об определении относительного возраста горных пород.
Суть в том, что чем ближе к поверхности находятся горные породы, тем они моложе. А чем глубже — тем старше. То есть, начиная копать, мы постепенно продвигаемся вглубь времён. Причём породы обычно формируются слоями, каждый из которых можно привязать к какому-либо периоду времени. Разумеется, это упрощённая схема. В реальности слои могут быть смяты тектоническими процессами, разорваны разломами, частично разрушены эрозией или переотложены. Поэтому стратиграфия опирается не только на глубину залегания, но и на комплекс признаков — литологию пород, руководящие окаменелости и радиометрические датировки.
Исследователи составляют специальные геологические карты, на которых указывают горные породы разного возраста. Мы знаем, что динозавры жили в мезозойскую эру, поэтому искать их надо там, где имеются породы именно того возраста. Причём не просто имеются, а выходят на поверхность.
В теории можно прийти в лес и начать копать. Сначала прокопаешь всю кайнозойскую эру, а потом, на глубине нескольких, а то и десятков метров дойдёшь до мезозоя — эпохи динозавров. Вот только так никто не делает. Рубить деревья, снимать верхние слои почвы и копать, копать — это очень дорого. А если над мезозойскими отложениями не лес, а город? Что теперь, дома сносить? Конечно, нет.
Поэтому палеонтологи выбирают места, где породы нужного возраста уже обнажены. Например, по обрывистым берегам рек. Или там, где и так уже что-то копают — строят дорогу или добывают полезные ископаемые. Именно так появилось местонахождение Шестаково в Кемеровской области. Первые кости нашли рабочие во время прокладки дороги. Потом туда приехали палеонтологи, и вот уже несколько лет ведутся раскопки.
В поиске ископаемых нередко пригождаются современные технологии. Так, исследователи из Университета Альберты в Канаде ищут кости динозавров при помощи дронов. В провинции Альберта есть особый тип ландшафта — так называемые бедленды. Это сухие, выветренные склоны скалистых холмов. Здесь окаменелости мезозойского возраста часто как раз видны прямо на поверхности. Собирай на здоровье! И люди часами пешком ходили по этим горам в надежде увидеть торчащую из скалы окаменелость.
На помощь пришли... лишайники. Группа исследователей из Канады, Великобритании и Австралии провела дистанционное зондирование лишайников с помощью беспилотных летательных аппаратов в Парке динозавров провинции Альберта и обнаружила, что некоторые виды лишайников предпочитают расти на костях, даже если те погребены под тонким слоем породы. Дело в том, что кости богаты фосфором, кальцием и другими минералами, которые постепенно просачиваются в почву. Оказалось, что для лишайников эти вещества работают как удобрения, поэтому над окаменелостями лишайники растут чуть активнее.
С поверхности земли лишайники, произрастающие над костями, почти невозможно отличить от других лишайников. Зато с воздуха — можно. Исследователи использовали дроны, оснащённые мульти- и гиперспектральными камерами, способными улавливать отражение света во множестве узких диапазонов, включая инфракрасный и ультрафиолетовый. Дело в том, что лишайники, растущие над костями, имеют спектральный «отпечаток», отличающийся от тех, что растут на обычной породе. Алгоритмы машинного обучения автоматически выявляют спектральные аномалии и помогают палеонтологам сузить круг перспективных участков — тех, с которых стоит начинать раскопки.
Команда протестировала метод в бедлендах Альберты. В одном из районов, где поиски ранее оказались безрезультатными, дрон обнаружил спектральную аномалию. Раскопки подтвердили наличие остатков древнего животного: на глубине 30 см лежал фрагмент тазовой кости гадрозавра. Это первое успешное «лишайниковое» обнаружение динозавров в реальных условиях — очень важный результат, ведь именно поиск окаменелостей остаётся узким местом палеонтологии. Можно месяцами бродить по пустошам, прочёсывая квадратные километры в надежде заметить кость, выглядывающую из породы. Теперь же дрон за час-другой выдаёт карту вероятных «горячих точек», значительно повышая эффективность поиска. Это настоящий прорыв для труднодоступных регионов — гор, пустынь или лесных массивов.
Итак, мы нашли кости динозавров. Для начала необходимо зафиксировать точные координаты находки, например, при помощи GPS, — особенно если окаменелость очень крупная и вывезти её прямо сейчас невозможно, так что надо возвращаться к ней в следующем сезоне. В путевых дневниках палеонтологов Роя Эндрюса и Ивана Ефремова упоминаются целые черепа динозавров, выступающие из породы. Но по разным причинам авторы дневников не сумели вывезти сразу эти образцы, вернуться за ними в другое время тоже не получилось, а записи настолько расплывчаты, что современные палеонтологи не сумели найти описанные места. И бесценные находки так и остались медленно разрушаться.
Бывает, что находку в принципе нельзя вывезти. К примеру, это национальный парк, и там запрещено копать. Или это цепочка следов длиной метров пятьдесят, и её нельзя просто так взять и вырезать из скалы. Или же если окаменелости слишком большие. Именно такой случай произошёл у американского палеонтолога Николаса Пайенсона. В Чили нашлось целое кладбище ископаемых китов — несколько десятков полных скелетов. Эти скелеты обнаружили в ходе ведения дорожных работ, и компания-подрядчик дала учёным всего несколько недель на изучение окаменелостей. После чего на этом месте должны были проложить шоссе.