STEAM足迹：化石如何形成？
【明報專訊】談起古生物，很多人第一時間都會想起恐龍，其實古生物豈止恐龍呢。香港大學地球科學系助理教授文嘉棋(Michael Pittman)說：「化石可讓我們了解所有生物，例如恐龍、植物，甚至我們祖先的故事，所以很珍貴。」
化石是什麼
化石的英文是fossil，Dr.Pittman說此名字取自拉丁文fossillis，有挖掘出來的意思。他說生物死後被泥土埋藏，一般都會腐爛分解，剩下的部分例如骨骼等經過百萬年以上填充和交替，最後才形成化石。看似簡單，其實生物屍體需要「天時地利」才能變成化石，「一塊葉子在樹林跌落泥地後，其間如遭動物移動過或破壞，就不能變化石，所以一般化石多位於深海」。
俄羅斯西伯利亞間中有長毛象遺骸出土，Dr.Pittman說這些並不是化石，「這些長毛象還有肉和毛髮，不是一塊石頭，要變成石頭才叫做化石」，因此那些長毛象只能稱為遺骸，而非化石。
化石也有重要不重要之分，Dr. Pittman說，如果是貝殼等經常發掘到的化石就不太重要，只要符合當地法律，一般人都可以擁有。至於未曾出土的生物或十分完整的化石都會送到博物館，「比起自己擁有化石，我更愛到博物館觀賞，因為那裏的化石才是最完整最美的」。
如何取得化石
Dr.Pittman說，找化石的方法主要有兩種，一種是把石頭像揭開書本一樣鑿開，看看當中有沒有化石的紋路；另一種就是觀察石頭的表面有沒有化石的紋路，「假若需要把生物的骨骼從石頭中取出，便要打上石膏保護化石，再拿回實驗室，用類似牙醫使用的drill(牙鑽)，鑽走骨骼周邊的石頭取出化石」，Dr.Pittman又說：「不要以為取出化石後就大功告成，後面還有很多研究工作呢！」當找到完整的化石，特別是在石頭表面上還能看見動物外皮、輪廓的化石，Dr.Pittman說一般會原封不動保存，「以前的人若想研究其骨骼的話，便會先拍下照片，然後再鑿開化石，觀察古生物的骨骼」，隨着科技進步，科學家可透過X光看到生物在化石中的骨骼，保留化石完整原貌。
生物的演變
透過化石，我們可以知道生物在百萬年間歷史和演變，蟑螂便是古時生物之一，外貌沒有太大變化，「有些動物的形態變異經過很多年都十分穩定，例如蟑螂跟數百萬年前一樣，大部分形狀都沒有變過」，Dr.Pittman又舉例說鱷魚跟以前恐龍時代的形態相似；有些白堊紀鯊魚跟今天的樣子差不多；鳥類則有少許進化，「早期的鳥有牙齒，而且翅膀沒有今時今日的美，飛行也不像現在一樣飛得好」。
至於我們人類的歷史故事，他說從非洲、亞洲出土的化石所見，「我們的祖先站立不像我們挺直，手部長短跟我們有分別，頭部亦較我們的大」，在數百萬年間，我們已經「變形」了！
■常識站
最早的生物——單細胞生物
除生物演變外，我們還可透過化石找出地球最早出現的生物，Dr.Pittman說：「最古老的化石是單細胞生物。」2017年，英國倫敦大學學院團隊稱，在加拿大發現最古老的生物化石，認為化石歷史可追溯至38億至43億年前，此化石為微化石，即微小得肉眼也難以看見的化石，由微生物等單細胞生物形成。生物分為單細胞生物及多細胞生物，人類等動物屬多細胞生物，細菌、真菌和變形蟲等多是單細胞生物，即只有一個細胞，可獨立新陳代謝及繁殖。
■知多點
最快「製造」化石的地方
化石形成需要數百萬年，但Dr.Pittman說有一個數千年便能「製造」化石的地方，「美國黃石國家公園在數千年便能使生物變化石」。因為那裏有溫泉，提供高溫的水及豐富的礦物，生物只需數千年便可變成化石。他強調這只是個別例子，生物屍體一般需要數百萬年才
如何得知化石的歷史？
化石挖掘出來後看似大同小異，我們可以如何得知該化石的歷史呢？Dr.Pittman說，有幾種方法追尋化石的歷史，由於化石歷史可追溯至百萬年，所以會根據化石的isotope(同位素)比例來推斷它有多老。
同位素是指部分化學元素下可拆分不同種類的化學元素。隨着時間流逝，同位素的比例會有不同，母元素會逐漸減少，科學家便能以此推斷化石的歷史，「例如我正研究的『有羽毛的恐龍』，牠們在火山區附近居住，我們便能在石層的其中一層找到火山灰，並找出其同位素比例，即使相隔幾千萬年，也能很準確地量度出化石的歷史」。
在未有相關科技前則是根據地質層劃分鑑定歷史，「大約二百年前，(研究員)會看地層，『咦？這個地層多數有這類化石，再往下就是另一種。』最早期他們會根據化石在不同地質層的分別，把地質層分成不同時段，例如白堊紀和侏羅紀」，他說現在便能加入較先進的技術，以化學元素來區分其歷史。
■關鍵詞
化石 Fossil
地質學 Geology
單細胞生物 Single-celled Organism
文：方綺婷
圖：劉焌陶
[常識學堂 第207期]
