科学家发现绑扎恐龙尾巴是否会产生音爆

梁龙恐龙。 （科里·福特/斯托克trek图片社/盖蒂图片社）

每隔一段时间，科学家们就会开始一项研究，以测试一些奇怪而古怪的假设，这些假设让你想知道为什么。但是，让我们放纵他们;这可能很有趣。

一个由古生物学家和航空航天工程师组成的团队进行的一项新研究模拟了恐龙的尾巴，所有这些都是为了看看长颈蜥脚类恐龙是否能以比音速更快的速度鞭打它们的附肢——快到足以产生小型超音速爆炸的裂缝。

先前的研究表明，如果恐龙的尾巴具有类似牛鞭的结构，则可以增加长度。如果这是真的，这些草食性恐龙可能会用它们的尾巴来保护自己免受捕食者或爱管闲事的邻居的侵害。

但其他古生物学家并不那么确定。

关于为什么包括雷龙在内的一组蜥脚类恐龙的双倍体恐龙有如此长而细长的尾巴，已经有许多理论。

当然，它们可能是一种防御性武器。但梁龙类动物可能用它们的尾巴来发出声音，平衡它们长长的脖子，戳探它们周围的地面，或者作为“第三条腿”来稳定它们，就像饲养袋鼠一样。

在梁龙家族中，有一些是有史以来在地球上行走时间最长的生物，所以难怪它们的身体形态对工程师和古生物学家来说都是一种好奇心。

到目前为止，还没有发现完整的梁龙尾巴，因此这项最新研究背后的研究人员，由葡萄牙里斯本附近NOVA大学的古生物学家Simone Conti领导，将五种双倍体恐龙化石的已知信息拼凑在一起。

在他们的模型中，他们添加了软组织的材料属性，如皮肤、肌腱和韧带——除了模拟梁龙尾巴中的80个左右的椎骨（骨骼）之外。相比之下，人类从上到尾只有 33 个。

蜥脚类恐龙尾巴的内部软组织形态仍然是一个很大的未知数，因为在化石记录中只保留了皮肤印记和骨骼。

因此，Conti及其同事根据骨骼结构推断了尾巴的软组织组成。他们还根据鳄鱼的皮肤估计了皮肤厚度，模拟了这些软组织在尾巴来回鞭打时可以承受的机械应变。

在计算机模型中，附着在不可移动的髋骨基座上的沉重附属物重达 1,446 公斤（3,187 磅），长 12 米（40 英尺）。

这听起来很强大——但只是在一定程度上。皮肤是一个复杂的器官，由胶原纤维穿线，赋予其弹性，但当处于高压力下时，它会变得“几乎完全脆弱”，Conti及其同事在他们的论文中解释说。

通过模拟软组织的机械特性和尾巴的旋转运动，他们发现双倍体尾巴“比以前认为的更硬，肌腱和肌肉组织起着重要作用，以避免一旦尾巴开始运动，椎骨就会脱节。

但是由于尾部肌肉和椎骨的摩擦以及空气阻力，模拟的尾部并没有打破音障。如果有的话，它就会折断。

在它的尖端，尾巴以每秒 30 米或每小时 100 公里的速度移动，比音速（每秒 340 米）慢 10 倍，并且速度不足以产生超音速爆炸。

一条细细的、像鞭子一样的尾巴无法承受以音速移动的压力而不折断尾巴，无论它是否像其他恐龙类群一样由编织的角蛋白丝组成，由皮肤和角蛋白制成的三节，还是肉质连枷状的团块。

“即使臀部会大大增加尾巴的运动，我们对软组织阻力的估计也不会支持恐龙尾巴的超音速运动，”Conti及其同事写道。

然而，正如研究人员所指出的那样，这并不排除梁龙可能用尾巴进行防御性打击或进行种内战斗的可能性。

Conti等人计算了尾尖以每秒30米左右的速度行进的冲击力，发现它相当于以每小时315公里（196英里）的速度行进的高尔夫球施加的压力。

无论是否超音速爆炸，那一定很痛。

“这种压力不会折断骨头或撕裂皮肤，但会带来明智的打击，”Conti及其同事写道。