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Conheça o ‘girino do inferno’ – um fóssil escocês destruído revelando o terrível predador antigo
Crassigyrinus foi bem adaptado à vida como um predador aquático. Crédito: © Bob Nichols 2018
Pesquisadores reconstruíram um crânio Crassigyrinus scoticustem 330 milhões de anos[{” attribute=””>species, revealing a shape similar to a modern crocodile rather than the previously assumed tall skull. The discovery sheds light on the behavior of this ancient predator, which lived in coal swamps and likely hunted like modern crocodiles.
- Digital reconstructions of broken fossils have revealed more about the life of an ancient crocodile-like predator.
- With huge teeth, big eyes, and a range of sensory adaptations, Crassigyrinus scoticus was well-suited to hunting prey in Carboniferous swamps over 300 million years ago.
Meet the “tadpole from hell,” or to give the species its full name, Crassigyrinus scoticus.
As a relative of some of the first animals to walk on land, scientists have been trying to understand this 330 million-year-old species for almost a century. However, with all known fossils of the Carboniferous carnivore severely crushed, this has been particularly difficult.
Advances in CT scanning and 3D visualization mean that a team of researchers has now been able to piece the fragments back together for the first time, revealing what Crassigyrinus‘s skull would have looked like.
Dr. Laura Porro of University College London (UCL), the lead author of the new study, says, “This animal has previously been reconstructed with a very tall skull, similar to a Moray eel, based on the type specimen in Edinburgh which has been flattened from side-to-side.”
“However, when I tried to mimic that shape with the digital surface from CT scans, it just didn’t work. There was no chance that an animal with such wide a palate and such a narrow skull roof could have had a head like that.”
The process of fossilisation has caused specimens of Crassigyrinus to become compressed. Credit: © The Trustees of the Natural History Museum, London.
“Instead, it would have had a skull similar in shape to a modern crocodile, with its huge teeth and powerful jaws allowing it to eat practically anything which crossed its path.”
The paper, published on May 2 in the Journal of Vertebrate Palaeontology, is dedicated to co-author Professor Jenny Clack, a pioneering paleontologist who revolutionized our understanding of early tetrapod evolution, and who passed away in 2020.
“It is bittersweet to finally see this paper published,” Laura says. “Jenny Clack worked on it as her PhD, and I’m glad she was able to see the final reconstructions of Crassigyrinus. She was so inspirational, and I would have loved to continue working with her for years to come.”
How to rebuild a flattened fossil
Crassigyrinus is a stem tetrapod, a group of four-limbed animals that were among the first to make the transition from water onto land. Unlike its relatives, however, Crassigyrinus was an aquatic animal, either because its ancestors returned from land to the water or because they never made the transition to land in the first place.
Instead, it lived in coal swamps located in what is now Scotland and parts of North America, which provided the conditions for its preservation after death.
“These animals were preserved in fine-grained rock that provides great contrast when CT scanning,” Laura explains. “Unfortunately, it doesn’t provide much structural integrity, so as more material piled up on top of Crassigyrinus it squashed the fossils down.”
This means that while some of the known specimens are quite complete, they are all broken and deformed. The bones are shattered into many pieces, flattened, and laid on top of each other, which in the past has led to a variety of different reconstructions.
Bone fragments from multiple specimens were used to interpret how the skull would have looked. Credit: © Porro et al.
To try and rebuild this squashed specimen, the team used CT scans from four Crassigyrinus specimens, including three at the Museum. Between these fossils, all the bones of the skull were present allowing them to start rebuilding the tetrapod’s skull.
“Once we had identified all of the bones, it was a bit like a 3D-jigsaw puzzle,” Laura says. “I normally start with the remains of the braincase, because that’s going to be the core of the skull, and then assemble the palate around it.”
‘This gives me a base from which I can start building upwards, using overlapping areas of bone known as sutures which provide hints about how the skull bones fitted together. As the bones were broken, rather than bent, we could reconstruct the specimen with a good degree of confidence.
The resulting shallower skull shape agrees with a recent re-evaluation of the rest of Crassigyrinus‘ body, which found that it was a relatively flat-bodied animal with very short limbs. Together, these reconstructions can reveal more about how Crassigyrinus lived.
What has been discovered about Crassigyrinus?
With a name meaning ‘thick tadpole’, Crassigyrinus doesn’t exactly inspire fear. However, in its day, it would have been a fearsome predator.
“In life, Crassigyrinus would have been around two to three meters long, which was quite big for the time,” Laura says. “It would probably have behaved in a way similar to modern crocodiles, lurking below the surface of the water and using its powerful bite to grab prey.”
The shape of Crassigyrinus‘ skull contains a number of ridges which would have helped to strengthen the skull, and spread the force of its bite between its many teeth.
Any prey crossing its path would also have to contend with a suite of specialized senses that helped Crassigyrinus to track them. These included large eyes to see in the dim coal swamps and as well as lateral lines to detect vibrations in the water. A mysterious gap near the front of its snout may also be a sign that it had other senses as well.
“A lot of early tetrapods have midline gaps at the front of their snout, but the gap in Crassigyrinus is much larger and features smoothly sculpted edges,” Laura explains. “The nostrils were elsewhere, so there has been a lot of speculation what this opening might have been.”
One possibility is, like some living fish, Crassigyrinus may have had a rostral organ that helped it to detect electric fields. Alternatively, it might have had a Jacobson’s organ, which is found in animals such as snakes and helps to detect different chemicals.
“Unfortunately, we can’t be sure what was in this gap because there’s nothing preserved there, and nothing alive today is closely related enough to Crassigyrinus to definitely know,” Laura says. “What is clear is that these animals had very well-developed senses, so it stands to reason that it might have had another sensory organ at the front of its snout.”
Now that the skull has been reconstructed, the researchers are putting it through its paces in a series of biomechanical simulations to see what it might have been capable of.
Reference: “Computed tomography and three-dimensional reconstruction of the skull of the stem tetrapod Crassigyrinus scoticus Watson, 1929″ by Laura B. Porro, Emily J. Rayfield and Jennifer A. Clack, 2 May 2023, Journal of Vertebrate Palaeontology.
DOI: 10.1080/02724634.2023.2183134
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WASHINGTON – Os astrónomos procuram há anos planetas rochosos fora do nosso sistema solar que tenham atmosferas, uma característica considerada essencial para qualquer possibilidade de albergar vida. Parece que finalmente localizaram um local. No entanto, tem uma superfície de rocha fundida, que não oferece esperança de habitabilidade.
O planeta é uma “super-Terra” – um mundo rochoso muito maior que o nosso planeta, mas menor que Netuno – que orbita perigosamente perto de uma estrela tênue ligeiramente menos massiva que o nosso Sol, completando rapidamente sua órbita a cada 18 horas ou mais, disseram os pesquisadores. Quarta-feira.
Observações infravermelhas usando dois instrumentos a bordo do Telescópio Espacial James Webb indicaram a presença de uma atmosfera significativa — embora inóspita —, talvez constantemente reabastecida por gases que emanam de um vasto oceano de magma.
“A atmosfera é provavelmente rica em dióxido de carbono ou monóxido de carbono, mas também pode conter outros gases, como vapor de água e dióxido de enxofre”, disse o cientista planetário Renyu Hu, do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA e do Instituto de Tecnologia da Califórnia, para determinar a composição precisa. da atmosfera. , autor principal do estudo publicado na revista Nature.
Os dados de Webb também não mostraram a espessura da atmosfera. Ele disse que poderia ser tão espesso quanto a Terra ou até mais espesso que Vênus, cuja atmosfera tóxica é a mais densa do nosso sistema solar.
O planeta, chamado 55 Cancri e ou Janssen, é cerca de 8,8 vezes mais massivo que a Terra e tem um diâmetro cerca de duas vezes maior que o do nosso planeta. Ele gira em torno de sua estrela a uma distância de 25 vezes a distância entre o planeta Mercúrio e o Sol, e é o planeta mais profundo do nosso sistema solar. Como resultado, a temperatura da superfície é de cerca de 3.140 graus Fahrenheit.
“Na verdade, este é um dos planetas rochosos mais quentes conhecidos”, disse o astrofísico e coautor do estudo Brice-Olivier Demaury, do Centro para o Espaço e Habitabilidade da Universidade de Berna, na Suíça. “Provavelmente existem lugares melhores para passar férias em nossa galáxia.”
O planeta provavelmente está bloqueado pelas marés, o que significa que está sempre voltado para o mesmo lado da sua estrela, tal como a Lua faz em direção à Terra. O planeta está localizado na nossa galáxia, a Via Láctea, a cerca de 41 anos-luz da Terra, na constelação de Câncer. Um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano, que é de 9,9 trilhões de milhas. Sabe-se que quatro outros planetas, todos gigantes gasosos, orbitam a sua estrela hospedeira.
Esta estrela está gravitacionalmente ligada a outra estrela em um sistema binário. A outra é uma anã vermelha, que é o menor tipo de estrela regular. A distância entre esses companheiros é 1.000 vezes a distância entre a Terra e o Sol, e a luz leva seis dias para viajar de um para o outro.
Provavelmente existem melhores locais para férias em nossa galáxia.
– Brice Olivier Demaury, Universidade de Berna
Depois de todas as pesquisas, descobriu-se que o exoplaneta rochoso, cujo os cientistas finalmente encontraram evidências de ter uma atmosfera, é um planeta que provavelmente não deveria ter uma. Por estar tão perto de sua estrela, qualquer atmosfera deve ser removida dela pela radiação estelar e pelos ventos. Os gases dissolvidos no vasto oceano de lava que se acredita cobrir o planeta podem continuar a ferver para reabastecer a atmosfera, disse Hu.
“O planeta não pode ser habitável”, disse Hu, porque é tão quente que não há água líquida, uma condição básica para a vida.
Todos os exoplanetas anteriores que foram descobertos com atmosferas eram gasosos, não rochosos. Enquanto Webb ultrapassa os limites da exploração de exoplanetas, a descoberta de um planeta rochoso com atmosfera representa um progresso.
Na Terra, a atmosfera aquece o planeta, contém o oxigênio que as pessoas respiram, protege da radiação solar e cria a pressão necessária para que a água líquida permaneça na superfície do planeta.
“Na Terra, a atmosfera é a chave da vida”, disse Demory. “Este resultado em 55 Cnc e aumenta a esperança de que Webb possa realizar investigações semelhantes em planetas muito mais frios que 55 Cnc e, o que poderia apoiar a presença de água líquida nas suas superfícies.
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As revisões citadas acima refletem as versões mais recentes no momento da publicação.
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Usando o Telescópio Espacial James Webb da NASA, os cientistas podem ter identificado gases atmosféricos em 55 Cancri e, um exoplaneta rochoso extremamente quente. A descoberta pode representar a evidência mais definitiva de uma atmosfera em qualquer planeta rochoso fora do nosso sistema solar. Crédito: SciTechDaily.com
O gás que sobe de uma superfície coberta de lava em 55 Cancri e pode alimentar uma atmosfera rica em dióxido de carbono ou monóxido de carbono.
Hoje em dia, detectar a atmosfera de um planeta a dezenas ou mesmo centenas de anos-luz da Terra pode não parecer grande coisa. Os cientistas encontraram evidências de atmosferas em torno de dezenas de exoplanetas nas últimas duas décadas. O problema é que todos estes planetas têm atmosferas espessas dominadas por hidrogénio que são relativamente fáceis de estudar. As finas camadas de gás que cercam alguns exoplanetas pequenos e rochosos permanecem desconhecidas.
Os investigadores pensam que podem ter finalmente vislumbrado a atmosfera rica e volátil que rodeia um planeta rochoso. A luz emitida por áreas quentes é altamente radiante Exoplaneta 55 Cancri e mostra evidências convincentes de uma atmosfera, possivelmente rica em dióxido de carbono ou monóxido de carbono, que fluiria de um vasto oceano de lava que cobre a superfície do planeta.
O resultado é a melhor evidência até agora da existência de uma atmosfera para um planeta rochoso fora do nosso sistema solar.
O conceito deste artista mostra como poderia ser o exoplaneta 55 Cancri e. Também chamado de Janssen, 55 Cancri e é a chamada super-Terra, um planeta rochoso muito maior que a Terra, mas menor que Netuno, que orbita sua estrela a uma distância de apenas 1,4 milhão de milhas (0,015 UA), completando uma órbita completa. Em menos de 18 horas. (Mercúrio está 25 vezes mais longe do Sol do que a sua estrela, 55 Cancri e). Este sistema, que também inclui quatro grandes planetas gigantes gasosos, está localizado a cerca de 41 anos-luz da Terra, na constelação de Câncer. Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, Ralph Crawford (STScI)
O Telescópio Espacial Webb sugere uma possível atmosfera em torno de um exoplaneta rochoso
Os pesquisadores usam NASAde Telescópio Espacial James Webb Eles podem ter detectado gases atmosféricos em torno de 55 Cancri e, um exoplaneta quente e rochoso localizado a 41 anos-luz da Terra. Esta é a melhor evidência de que qualquer planeta rochoso fora do nosso sistema solar tem alguma atmosfera.
Renew é do Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (Laboratório de Propulsão a Jato) em Pasadena, Califórnia, é o autor principal de um artigo publicado em 8 de maio natureza. “Webb amplia os limites da caracterização de exoplanetas para planetas rochosos”, disse Hu. “Isso realmente permite um novo tipo de ciência.”
Terra superquente 55 Cancri E
55 Cancri e, também conhecido como Janssen, é um dos cinco planetas conhecidos que orbitam a estrela semelhante ao Sol 55 Cancri, na constelação de Câncer. Com um diâmetro quase o dobro do da Terra e uma densidade um pouco maior, o planeta é classificado como uma super-Terra: maior que a Terra e menor que a Terra. NetunoEles são provavelmente semelhantes em composição aos planetas rochosos do nosso sistema solar.
No entanto, descrever o 55 Cancri e como “rochoso” pode deixar uma impressão errada. O planeta orbita perto da sua estrela (cerca de 2,3 milhões de quilómetros, ou 20/25 da distância entre Mercúrio e o Sol), e a sua superfície está provavelmente derretida – um oceano borbulhante de magma. Com uma órbita tão estreita, o planeta provavelmente também está bloqueado pelas marés, com o seu lado diurno voltado para a estrela o tempo todo e o seu lado noturno em escuridão perpétua.
Apesar das inúmeras observações desde que o seu trânsito foi descoberto em 2011, a questão de saber se 55 Cancri e tem ou não uma atmosfera – ou mesmo poderia Um deles permaneceu sem resposta devido à sua alta temperatura e ao constante ataque de radiação estelar e ventos de sua estrela.
“Tenho trabalhado neste planeta há mais de uma década”, disse Diana Dragomir, pesquisadora de exoplanetas da Universidade do Novo México e coautora do estudo. “Foi realmente frustrante que nenhum dos comentários que recebemos tenha trazido uma solução sólida para esses mistérios. Estou feliz por finalmente termos algumas respostas!”
Ao contrário das atmosferas de planetas gigantes gasosos, que são relativamente fáceis de detectar ( Foi revelado pela primeira vez Pela NASA telescópio espacial Hubble Por mais de duas décadas), as atmosferas mais finas e densas que cercam os planetas rochosos permaneceram indefinidas.
Estudos anteriores sobre 55 Cancri e usando dados do agora aposentado Telescópio Espacial Spitzer da NASA sugeriram a presença de uma grande atmosfera rica em voláteis (moléculas encontradas na forma de gás na Terra), como oxigênio, nitrogênio e dióxido de carbono. Mas os investigadores não conseguiram descartar outra possibilidade: a de que o planeta esteja vazio, exceto por uma frágil manta de rocha evaporada, rica em elementos como silício, ferro, alumínio e cálcio. “O planeta é tão quente que parte da rocha derretida deve ter evaporado”, explicou Ho.
Esta curva de luz mostra a mudança no brilho do sistema 55 Cancri, à medida que o planeta rochoso 55 Cancri e, o mais próximo dos cinco planetas conhecidos no sistema, se move atrás da estrela. Este fenômeno é conhecido como eclipse secundário.
Quando o planeta está perto da estrela, a luz infravermelha média da estrela e do lado diurno do planeta atinge o telescópio, fazendo com que o sistema pareça mais brilhante. Quando o planeta está atrás da estrela, a luz do planeta é bloqueada e apenas a luz da estrela atinge o telescópio, resultando numa diminuição do brilho aparente.
Os astrónomos podem subtrair o brilho de uma estrela do brilho combinado da estrela e do planeta para calcular a quantidade de luz infravermelha proveniente do lado diurno do planeta. Isso é então usado para calcular a temperatura diurna e deduzir se o planeta tem ou não atmosfera.
Crédito da imagem: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI), Aaron Belo-Aroff (NASA-JPL)
Meça diferenças sutis em cores infravermelhas
Para distinguir entre as duas possibilidades, a equipe usou a NIRCam (câmera infravermelha próxima) e o MIRI (instrumento infravermelho médio) de Webb para medir a luz infravermelha de 4 a 12 mícrons vinda do planeta.
Embora Webb não consiga obter uma imagem direta de 55 Cancri e, consegue medir mudanças subtis na luz do sistema à medida que o planeta orbita a estrela.
Ao subtrair o brilho durante um eclipse secundário (ver imagem acima), quando o planeta está atrás da estrela (apenas luz estelar), do brilho quando o planeta está mesmo próximo da estrela (luz da estrela e do planeta combinados), a equipa foi capaz de calcular a quantidade de diferentes comprimentos de onda dos raios de luz infravermelha vindos do lado diurno do planeta.
Este método, conhecido como espectroscopia de eclipse secundário, é semelhante ao utilizado por outras equipas de investigação para procurar atmosferas noutros exoplanetas rochosos, como o TRAPPIST-1 b.
O espectro de emissão térmica capturado por Webb NIRCam (Near Infrared Camera) em novembro de 2022, e MIRI (Mid-Infrared Instrument) em março de 2023, mostra o brilho (eixo y) de diferentes comprimentos de onda de luz infravermelha (eixo x) emitida. Pelo exoplaneta gigante 55 Cancri e. O espectro mostra que o planeta pode estar rodeado por uma atmosfera rica em dióxido de carbono ou monóxido de carbono e outros voláteis, e não apenas rocha vaporizada.
O gráfico compara os dados coletados pelo NIRCam (pontos laranja) e MIRI (pontos roxos) com dois modelos diferentes. O modelo A, em vermelho, mostra como seria o espectro de emissão de 55 Cancri e se tivesse uma atmosfera feita de rocha em evaporação. O modelo B, em azul, mostra como deveria ser o espectro de emissão se o planeta tivesse uma atmosfera rica em voláteis emitida por um oceano de magma com conteúdo volátil semelhante ao manto da Terra. Os dados MIRI e NIRCam são consistentes com o modelo rico em voláteis.
A quantidade de luz infravermelha média emitida pelo planeta (MIRI) mostra que a temperatura diurna é muito mais baixa do que seria se não houvesse uma atmosfera para distribuir o calor do lado diurno para o noturno. A queda no espectro entre 4 e 5 mícrons (dados NIRCam) pode ser explicada pela absorção desses comprimentos de onda pelas moléculas de monóxido de carbono ou dióxido de carbono na atmosfera.
Créditos da imagem: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmstead (STScI), Renew Ho (NASA-JPL), Aaron Bello-Aroff (NASA-JPL), Michael Chang (Universidade de Chicago), Mantas Zielinskas (SRON)
Mais frio do que o esperado
A primeira indicação de que 55 Cancri e poderia ter uma atmosfera significativa veio de medições de temperatura baseadas na sua emissão térmica (ver imagem acima), ou energia térmica emitida na forma de luz infravermelha. Se o planeta estivesse coberto por rocha escura e derretida, com um fino véu de rocha vaporizada ou sem atmosfera alguma, o lado diurno deveria estar em torno de 4.000 graus. F (~2200 graus Celsius).
“Em vez disso, os dados do MIRI mostraram uma temperatura relativamente baixa de cerca de 2.800 graus Fahrenheit [~1540 degrees Celsius]Ele disse. “Esta é uma indicação muito forte de que a energia é distribuída do lado diurno para o lado noturno, provavelmente através de uma atmosfera rica e volátil.” Embora os fluxos de lava possam transportar algum calor para o lado noturno, eles não conseguem movê-lo com eficiência suficiente para compensar o efeito de resfriamento.
Quando a equipe analisou os dados do NIRCam, viu padrões consistentes com uma atmosfera rica e volátil.
“Vemos evidências de uma queda no espectro entre 4 e 5 mícrons, e menos dessa luz chega ao telescópio”, explicou o coautor Aaron Bello-Aroff, também do JPL da NASA. “Isso indica a presença de uma atmosfera contendo monóxido de carbono ou dióxido de carbono, que absorve esses comprimentos de onda de luz.” Um planeta sem atmosfera ou com uma atmosfera constituída apenas por rocha vaporizada não teria esta característica espectral específica.
“Passámos os últimos 10 anos a modelar diferentes cenários, tentando imaginar como seria este mundo”, disse a co-autora Yamila Miguel do Observatório de Leiden e do Instituto Holandês de Investigação Espacial (SRON). “Finalmente, obtendo alguma validação pelo nosso trabalho inestimável!”
Oceano de magma borbulhante
A equipe acredita que os gases que cobrem 55 Cancri e emergirão de dentro, em vez de estarem presentes desde a formação do planeta. “A atmosfera central teria desaparecido há muito tempo devido à alta temperatura e à intensa radiação da estrela”, disse Bello-Arov. “Esta será uma atmosfera secundária que será constantemente reabastecida pelo oceano de magma. O magma não é apenas cristais líquidos e rochas; há também muito gás dissolvido nele.
Embora 55 Cancri e seja demasiado quente para ser habitável, os investigadores acreditam que poderá fornecer uma janela única para estudar as interações entre a atmosfera, as superfícies e o interior dos planetas rochosos, e talvez oferecer informações sobre as condições primitivas da Terra. VênusE MarteQue se acredita ter sido coberto por oceanos de magma no passado distante. “Em última análise, queremos compreender que condições tornam possível a um planeta rochoso manter uma atmosfera rica em gás: um ingrediente essencial para um planeta habitável”, disse Hu.
Esta pesquisa foi conduzida como parte do Programa Webb de Observadores Gerais (GO) para 1952. Observações adicionais do eclipse secundário de 55 Cancri e estão atualmente sendo analisadas.
Referência: “Uma atmosfera secundária no exoplaneta rochoso 55 Cancri e” por Renyu Hu, Aaron Belo-Aroff, Michael Zhang, Kimberly Paragas, Mantas Zilinskas, Christian van Botchem, Michael Pace, Jayeshil Patel, Yuichi Ito, Mario Damiano, Markus Shusher , Apoorva V. Oza, Heather A. Knutson, Yamila Miguel, Diana Dragomir, Alexis Brandecker e Bryce Olivier Demauri, 8 de maio de 2024, natureza.
doi: 10.1038/s41586-024-07432-x
O Telescópio Espacial James Webb é o principal observatório de ciências espaciais do mundo. Webb resolve os mistérios do nosso sistema solar, olha além dos mundos distantes em torno de outras estrelas e explora as misteriosas estruturas e origens do nosso universo e o nosso lugar nele. WEB é um programa internacional liderado pela NASA com os seus parceiros, a Agência Espacial Europeia (ESA).Agência Espacial Europeia) e a Agência Espacial Canadense.
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