作者：江泓（烟台市博物馆）
来源：《知识就是力量》杂志
我们生活的世界充满了各种谜团，随着科学的进步，许多谜团终于被解开。有一个谜团来自美国内陆的地下，它是许多呈螺旋状的奇怪岩石，被称为“魔鬼的螺旋”。“魔鬼的螺旋”背后究竟藏着怎样的秘密？下面让我们去一探这个曾经困扰科学家近一个世纪的谜团是如何解开的。
平原之下的螺旋怪石
内布拉斯加州位于美国中西部，这里地势平坦，开阔的大平原望不到头。苏县位于内布拉斯加州的西北部，与南达科他州和怀俄明州接壤，苏县的苏字是为了纪念曾经生活在这片土地上的苏族印第安人。当白人赶走了印第安人，占领了这片土地后，他们就开始进行现代农业和畜牧业生产。1891年，一个牧场主在开垦自家的牧场时挖到了奇特的石头，当他顺着石头的形状不断往下挖，竟然挖出了一个高达3米的螺旋状怪石，而这种怪石谁都没有见过。牧场主将自己的发现报告给县政府，县政府请来了内布拉斯加州立大学的地质学家兼古生物学家埃尔文·辛克利·巴伯。
挖掘者挖到的螺旋怪石，底部有向两侧延伸的隧道。
巴伯一得到消息就赶到苏县，他在看过怪石之后立即着手对周围地区进行挖掘，结果又挖出了许多同样的怪石。作为一个古生物学家，巴伯的第一反应就是怪石会不会是某种史前生物留下的遗骸？在查阅了大量文献资料后，巴伯也没有找到任何类似的发现，所以他在报告中称：“这种结构非常宏伟，具有完美的对称性，是我无法理解的。”巴伯将这种怪石命名为“Daimonelix”，意思正是“魔鬼的螺旋”，也可以称为“魔鬼的开瓶器”。
古生物学家埃尔文·辛克利·巴伯
正是因为有了“魔鬼的螺旋”这种吸人眼球的名字，内布拉斯加州荒野中发现螺旋状怪石的新闻立即传遍全美国，怪石吸引了许多科学家的关注。1892年，巴伯公布了对“魔鬼的螺旋”成因的解释，他认为怪石其实是史前巨型淡水海绵的残留物，今天干旱荒凉的内布拉斯加州在距今2000万年前曾经被一座巨大的内陆湖泊覆盖，巨型淡水海绵就生活在这座湖泊之中。之后，巴伯又补充道，“魔鬼的螺旋”也可能是某种植物根系盘旋缠绕形成的，在根系腐烂之后又被矿物质填充才形成了化石。巴伯的解释很快就被人们接受，毕竟他是“魔鬼的螺旋”最早的研究者，而且他手中有大量的一手资料，但是有些人却并不赞同他的观点。
1893年，美国最具传奇色彩的著名古生物学家爱德华·德林克·科普提出了不同的观点，他认为“魔鬼的螺旋”是某种大型啮齿类动物挖掘的洞穴铸模。不久之后，奥匈帝国古生物学家、化石遗迹学方面的权威西奥多·福克斯对科普的观点表示了支持，并且认为挖掘洞穴的动物应该是与今天的囊鼠有一定的亲缘关系。福克斯还指出“魔鬼的螺旋”所在岩层并非湖相沉积，在填充物里发现的植物纤维可以解释为啮齿动物所储存的食物。另一位古生物学家奥拉夫·彼得森为了丰富卡内基博物馆的馆藏购买了一批“魔鬼的螺旋”，这些“魔鬼的螺旋”很多底部都有类似隧道一样的延伸结构。彼得森对隧道结构进行了清理和研究，当他清理到隧道结构的末端时，竟然发现了啮齿类动物的化石，经过辨认化石属于已经灭绝的古河狸，这是一种生活在干旱地区的动物，具有挖洞穴居的习性。
古河狸的头骨化石有着巨大的上下颌门牙
关于“魔鬼的螺旋”的成因，最终形成以巴伯为代表的“植物派”和科普为代表的“动物派”，两派互不相让，都尽可能寻找可以支持自己观点的证据。就这样，关于“魔鬼的螺旋”成因的探索陷入了僵局，一直持续了70多年，“魔鬼的螺旋”依然是个谜团。
废弃的地下豪宅
20世纪70年代，美国堪萨斯州立大学著名古生物学家拉里·马丁重启了关于“魔鬼的螺旋”的研究，他带领团队从多个角度展开研究。与此同时，地质学家也重新研究了“魔鬼的螺旋”周围的地层，研究证明地层中细颗粒的沉积物是在季节性干旱条件下由风堆作用而形成的，这与今天内布拉斯加州的环境基本相似。正是这种特殊干燥的环境才保存了“魔鬼的螺旋”，此外还保存了丰富的小型哺乳动物洞穴、昆虫和植物根系等化石。
古生物学家拉里·马丁
马丁的团队发表了研究论文，确定了“魔鬼的螺旋”正是由古河狸挖掘出来的，而且还对挖掘方式和过程进行了详细的解释和说明。巴伯之前反对古河狸是“魔鬼的螺旋”挖掘者的一个重要的原因便是在螺旋结构内壁上并没有找到爪子挖掘的痕迹，而今天那些会挖洞的哺乳动物都是用前肢上的爪子进行挖掘的。马丁团队给出的解释是古河狸不是用爪子而是用门牙，因为古河狸的门牙宽大而且结实，外形就像是刨地用的锄头，在“魔鬼的螺旋”内壁上留下的痕迹也与古海狸的门牙吻合。
既然，“魔鬼的螺旋”真的是由古河狸挖掘出来的，那它们又是怎么挖出如此对称的螺旋结构的呢？古河狸在向下挖掘洞穴的时候，会用后肢支撑住洞穴底部或侧面，然后随着洞穴螺旋方向用门牙向下挖掘，这样它的后肢成为轴心，以前半身为半径，呈螺旋状向下挖掘，就可以挖出近乎完美的螺旋结构的洞穴。
关于洞穴中为什么充满了植物纤维的缘由，马丁也做了解释，他认为这些植物并不是古河狸作为食物储藏的，因为螺旋结构是通道，并不是储藏室。当古河狸灭绝后，洞穴也就被废弃，但是洞穴内温暖湿润的环境非常适合植物的生长，于是这里成了植物的小乐园。马丁团队以全面的调查和细致的分析解释了“魔鬼的螺旋”的成因，他们的研究也令所有人信服，一起长期困扰科学界的谜案终于被破解。
古河狸：充满智慧的“生活家”
尽管我们早已破解了“魔鬼的螺旋”背后的秘密，但是其非常独特的结构外形依然令人着迷，建造者正是前面提到过的古河狸。
古河狸生存于距今2500万~2000万年前的渐新世末期至中新世早期的北美洲，在分类上属于河狸科。现存的河狸大家应该不会陌生，这种广泛分布于北半球温带地区的大型啮齿类动物喜欢居住在池塘湿地中，背后一条扁平的大尾巴证明它们都是游泳好手。河狸有一项令人叹服的本领，那就是搜寻和加工树枝来建造堤坝，建好后的堤坝保证池塘水位不会下降，而它们的家就位于池塘中心，远离危险。
从外形上看，古河狸与河狸存在着明显的区别，它们不但体型更小，也没有游泳用的扁平大尾巴。古河狸和河狸并不像，倒是与旱獭、地鼠有几分相像，这是为了适应陆地生活，古河狸正是河狸科向内陆环境进军的代表。
河狸是世界现存古老的动物之一，有动物世界“建筑师”和古脊椎动物“活化石”之称。
古河狸复原图
尽管远离水源，但是古河狸依然拥有河狸科基因中强大的建造能力，只不过它们不建造堤坝，而是修建地下的顶级豪宅。“魔鬼的螺旋”其实只是古河狸地下豪宅的通道，螺旋状的通道有三个优点：第一是调控温度湿度，螺旋状的通道加长了空气进入洞穴底部的距离，便于给空气降温和增加湿度；第二是防止入侵，当食肉动物钻进螺旋状的通道内，很容易被绕晕，失去方向感；第三是便于清理，相对于直上直下的洞穴，螺旋状的通道坡度更缓，容易将挖掘的泥土或者生活垃圾推到洞外面。
螺旋状通道其实只是古河狸洞穴的前半部分，在通道的底部会有呈30度角向上的平直延伸隧道，在延伸隧道中会分隔出不同的空间，比如居住室、婴儿室、贮藏室等。古生物学家甚至还发现了宽度很小但是较深的空间，很可能是古河狸用来上厕所的“水槽”。为了增加居住的舒适度，古河狸会在居住室和婴儿室里铺上干燥的植物，想想都觉得很舒服。不得不说，古河狸是一种充满了“智慧”，对生活有追求的动物。
螺旋状通道的底部会有呈30度角向上的平直延伸隧道，在延伸隧道中会分隔出不同的空间。(绘图/骆玫)拥有了地下豪宅的古河狸在繁殖策略上也出现了变化，与啮齿类以量取胜的繁殖方式不同，古河狸偏向于以质取胜，它们每胎只生下少数后代，然后在洞穴中抚养幼崽长大，直到其能够独立生活挖掘属于自己的洞穴。正是因为能够挖掘独特而复杂的洞穴，古河狸才能够在严酷的内陆环境中生存。
拥有建造地下豪宅手艺的古河狸大约在距今2000万年前灭绝，原因是其生存环境由相对湿润变成了季节性干旱甚至是完全干旱荒漠化。古河狸消失后，它们挖掘的洞穴被植物占领，植物的根部吸收周围土壤中的二氧化硅导致空穴墙壁逐渐硅化、硬化，形成了今天我们看到的白色纤维的硅化结构。就这样，古河狸的洞穴变成了遗迹化石，成为著名的“魔鬼的螺旋”。
如今，我们已经完全洞悉了“魔鬼的螺旋”是如何形成的，科学家在近一个世纪的时间里寻找答案的坚持，正是人类为了寻求真相永不放弃的缩影！
（责任编辑 / 黄盈盈 美术编辑 / 周游）
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