Aus der Luft Fossilien finden, noch bevor man das Labor verlässt
Die paläontologische Forschung kann derzeit nicht vorhersagen, wo sie mit einer annehmbaren Erfolgswahrscheinlichkeit nach Fossilien suchen muss. Sie kann viel Zeit und Mühe in die Planung von Untersuchungen investieren und dennoch mit leeren Händen oder qualitativ schlechten Überresten ins Labor zurückkehren. Im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen hat Marie-Skłodowska-Curie-Stipendiatin Elena Ghezzo von der Ca' Foscari Universität Venedig Signalverarbeitungswerkzeuge für die leistungsstarke multispektrale Bildgebung entwickelt, um das Leben der Paläontologinnen und Paläontologen zu erleichtern und ihre Ausgrabungen häufiger erfolgreich zu machen.
Von der Luft aus Fossilien auf dem Boden finden
Multispektralkameras arbeiten mit mehreren Sensoren, die jeweils unterschiedliche Wellenlängen erfassen. Die Bilder werden durch die Überlagerung von Bildebenen bei jeder Wellenlänge für jedes Pixel erstellt, wodurch hochauflösende Informationen über mehrere Materialien bereitgestellt werden. Die Kameras können auf einem Satelliten, einer Drohne oder einem Flugzeug montiert werden und werden bereits für Anwendungen wie Umweltüberwachung und militärische Beobachtung eingesetzt. Ghezzo erklärt: „Die Idee, Fossilien mithilfe multispektraler Bildgebung über Satelliten zu finden, kam mir wie ein Blitz, als ich aus einem Seminar in Ca' Foscari kam, in dem das Marie-Skłodowska-Curie-Programm vorgestellt wurde. Ich kannte das Problem und das Potenzial, ich kannte viele Orte, an denen die Methode getestet werden konnte, und ich hatte während meines Masterstudiums eine Einführung in die multispektrale Bildgebung erhalten. Ich musste meine Kenntnisse in Geologie und bei der Fernerkundung sowie meine Fähigkeiten im Bereich Computer und Statistik verbessern. Das Marie-Skłodowska-Curie-Stipendium gab mir die Möglichkeit dazu.“
Flexible, standardisierte multispektrale Bildgebung für fossile Materialien
Mithilfe des Stipendiums flog Ghezzo ihre Drohne über die Atacama-Wüste in Peru und legte Skelette von ausgestorbenen Walen frei. Sie lernte, wie Nationalparks in den Vereinigten Staaten funktionieren und wie sie ihr kulturelles Erbe für künftige Generationen bewahren, und sie untersuchte im National Museum of Scotland in Edinburgh Daten über lebende Tierarten. Anschließend entwickelte sie Instrumente, mit denen erstmals multispektrale Bilder ausgewertet und klassifiziert werden können, wobei Fossilien im Mittelpunkt standen. Ghezzos übergeordnetes Ziel war es, paläontologische Studien zu standardisieren, um Vergleiche zu ermöglichen. Die Wiederholbarkeit und Zuverlässigkeit der Methodik und der Daten übertrafen ihre Erwartungen. „Multispektrale Bildgebung ist eine richtungsweisende Methode für Studien im Zusammenhang mit fossilen Materialien. Es kann sowohl im Feld als auch in Labors und Museen und für jede Art von fossilem Material verwendet werden. Meine Instrumente werden der Wissenschaft helfen, nicht nur vielversprechende Ausgrabungsstätten zu identifizieren, sondern auch einzelne fossile Materialien – ein einzelnes fossiles Blatt oder einen teilweise unter der Oberfläche verborgenen Oberschenkelknochen eines Sauropoden aufzuspüren – noch bevor sie das Labor verlassen“, erklärt Ghezzo. Aufgrund ihrer Robustheit werden sie auch den Weg für eine Ausweitung der Anwendung des Instruments auf andere Bereiche ebnen.
Die Zukunft der Paläontologie
Multispektralkameras auf Satelliten in der Umlaufbahn nehmen heute weniger als 10 Wellenlängenbänder (mit weniger als 10 Sensoren) mit einer für den Umfang dieser Forschung ausreichenden Auflösung auf (etwa 1-2 m). Hyperspektralkameras mit mehr als 100 Sensoren sind auf dem Markt erhältlich, fliegen aber noch nicht auf Satelliten mit. Bei Einbeziehung des gesamten elektromagnetischen Spektrums könnte sich die Auflösung auf etwa 30 cm verbessern. Mehr über die spektrale Reaktion von Fossilien zu erfahren, um sich auf diesen enormen Anstieg der verfügbaren Daten vorzubereiten, könnte in Ghezzos Zukunft liegen. Sie revolutioniert die Paläontologie und lädt alle Interessierten, die ihre Methoden anwenden oder mit ihr zusammenarbeiten möchten, dazu ein, mit ihr Kontakt aufzunehmen.
Schlüsselbegriffe
REFIND, Fossilien, multispektrale Bildgebung, Paläontologie, Satellit, Drohne, Sensoren, Fernerkundung
