作者： 江泓（煙台市博物館）
來源：《知識就是力量》雜志
我們生活的世界充滿了各種謎團，随着科學的進步，許多謎團終于被解開。有一個謎團來自美國内陸的地下，它是許多呈螺旋狀的奇怪岩石，被稱為“魔鬼的螺旋”。“魔鬼的螺旋”背後究竟藏着怎樣的秘密？下面讓我們去一探這個曾經困擾科學家近一個世紀的謎團是如何解開的。
平原之下的螺旋怪石
内布拉斯加州位于美國中西部，這裡地勢平坦，開闊的大平原望不到頭。蘇縣位于内布拉斯加州的西北部，與南達科他州和懷俄明州接壤，蘇縣的蘇字是為了紀念曾經生活在這片土地上的蘇族印第安人。當白人趕走了印第安人，占領了這片土地後，他們就開始進行現代農業和畜牧業生産。1891年，一個牧場主在開墾自家的牧場時挖到了奇特的石頭，當他順着石頭的形狀不斷往下挖，竟然挖出了一個高達3米的螺旋狀怪石，而這種怪石誰都沒有見過。牧場主将自己的發現報告給縣政府，縣政府請來了内布拉斯加州立大學的地質學家兼古生物學家埃爾文·辛克利·巴伯。
挖掘者挖到的螺旋怪石，底部有向兩側延伸的隧道。
巴伯一得到消息就趕到蘇縣，他在看過怪石之後立即着手對周圍地區進行挖掘，結果又挖出了許多同樣的怪石。作為一個古生物學家，巴伯的第一反應就是怪石會不會是某種史前生物留下的遺骸？在查閱了大量文獻資料後，巴伯也沒有找到任何類似的發現，是以他在報告中稱：“這種結構非常宏偉，具有完美的對稱性，是我無法了解的。”巴伯将這種怪石命名為“Daimonelix”，意思正是“魔鬼的螺旋”，也可以稱為“魔鬼的開瓶器”。
古生物學家埃爾文·辛克利·巴伯
正是因為有了“魔鬼的螺旋”這種吸人眼球的名字，内布拉斯加州荒野中發現螺旋狀怪石的新聞立即傳遍全美國，怪石吸引了許多科學家的關注。1892年，巴伯公布了對“魔鬼的螺旋”成因的解釋，他認為怪石其實是史前巨型淡水海綿的殘留物，今天幹旱荒涼的内布拉斯加州在距今2000萬年前曾經被一座巨大的内陸湖泊覆寫，巨型淡水海綿就生活在這座湖泊之中。之後，巴伯又補充道，“魔鬼的螺旋”也可能是某種植物根系盤旋纏繞形成的，在根系腐爛之後又被礦物質填充才形成了化石。巴伯的解釋很快就被人們接受，畢竟他是“魔鬼的螺旋”最早的研究者，而且他手中有大量的一手資料，但是有些人卻并不贊同他的觀點。
1893年，美國最具傳奇色彩的著名古生物學家愛德華·德林克·科普提出了不同的觀點，他認為“魔鬼的螺旋”是某種大型齧齒類動物挖掘的洞穴鑄模。不久之後，奧匈帝國古生物學家、化石遺迹學方面的權威西奧多·福克斯對科普的觀點表示了支援，并且認為挖掘洞穴的動物應該是與今天的囊鼠有一定的親緣關系。福克斯還指出“魔鬼的螺旋”所在岩層并非湖相沉積，在填充物裡發現的植物纖維可以解釋為齧齒動物所儲存的食物。另一位古生物學家奧拉夫·彼得森為了豐富卡内基博物館的館藏購買了一批“魔鬼的螺旋”，這些“魔鬼的螺旋”很多底部都有類似隧道一樣的延伸結構。彼得森對隧道結構進行了清理和研究，當他清理到隧道結構的末端時，竟然發現了齧齒類動物的化石，經過辨認化石屬于已經滅絕的古河狸，這是一種生活在幹旱地區的動物，具有挖洞穴居的習性。
古河狸的頭骨化石有着巨大的上下颌門牙
關于“魔鬼的螺旋”的成因，最終形成以巴伯為代表的“植物派”和科普為代表的“動物派”，兩派互不相讓，都盡可能尋找可以支援自己觀點的證據。就這樣，關于“魔鬼的螺旋”成因的探索陷入了僵局，一直持續了70多年，“魔鬼的螺旋”依然是個謎團。
廢棄的地下豪宅
20世紀70年代，美國堪薩斯州立大學著名古生物學家拉裡·馬丁重新開機了關于“魔鬼的螺旋”的研究，他帶領團隊從多個角度展開研究。與此同時，地質學家也重新研究了“魔鬼的螺旋”周圍的地層，研究證明地層中細顆粒的沉積物是在季節性幹旱條件下由風堆作用而形成的，這與今天内布拉斯加州的環境基本相似。正是這種特殊幹燥的環境才儲存了“魔鬼的螺旋”，此外還儲存了豐富的小型哺乳動物洞穴、昆蟲和植物根系等化石。
古生物學家拉裡·馬丁
馬丁的團隊發表了研究論文，确定了“魔鬼的螺旋”正是由古河狸挖掘出來的，而且還對挖掘方式和過程進行了詳細的解釋和說明。巴伯之前反對古河狸是“魔鬼的螺旋”挖掘者的一個重要的原因便是在螺旋結構内壁上并沒有找到爪子挖掘的痕迹，而今天那些會挖洞的哺乳動物都是用前肢上的爪子進行挖掘的。馬丁團隊給出的解釋是古河狸不是用爪子而是用門牙，因為古河狸的門牙寬大而且結實，外形就像是刨地用的鋤頭，在“魔鬼的螺旋”内壁上留下的痕迹也與古海狸的門牙吻合。
既然，“魔鬼的螺旋”真的是由古河狸挖掘出來的，那它們又是怎麼挖出如此對稱的螺旋結構的呢？古河狸在向下挖掘洞穴的時候，會用後肢支撐住洞穴底部或側面，然後随着洞穴螺旋方向用門牙向下挖掘，這樣它的後肢成為軸心，以前半身為半徑，呈螺旋狀向下挖掘，就可以挖出近乎完美的螺旋結構的洞穴。
關于洞穴中為什麼充滿了植物纖維的緣由，馬丁也做了解釋，他認為這些植物并不是古河狸作為食物儲藏的，因為螺旋結構是通道，并不是儲藏室。當古河狸滅絕後，洞穴也就被廢棄，但是洞穴内溫暖濕潤的環境非常适合植物的生長，于是這裡成了植物的小樂園。馬丁團隊以全面的調查和細緻的分析解釋了“魔鬼的螺旋”的成因，他們的研究也令所有人信服，一起長期困擾科學界的謎案終于被破解。
古河狸：充滿智慧的“生活家”
盡管我們早已破解了“魔鬼的螺旋”背後的秘密，但是其非常獨特的結構外形依然令人着迷，建造者正是前面提到過的古河狸。
古河狸生存于距今2500萬~2000萬年前的漸新世末期至中新世早期的北美洲，在分類上屬于河狸科。現存的河狸大家應該不會陌生，這種廣泛分布于北半球溫帶地區的大型齧齒類動物喜歡居住在池塘濕地中，背後一條扁平的大尾巴證明它們都是遊泳好手。河狸有一項令人歎服的本領，那就是搜尋和加工樹枝來建造堤壩，建好後的堤壩保證池塘水位不會下降，而它們的家就位于池塘中心，遠離危險。
從外形上看，古河狸與河狸存在着明顯的差別，它們不但體型更小，也沒有遊泳用的扁平大尾巴。古河狸和河狸并不像，倒是與旱獺、地鼠有幾分相像，這是為了适應陸地生活，古河狸正是河狸科向内陸環境進軍的代表。
河狸是世界現存古老的動物之一，有動物世界“建築師”和古脊椎動物“活化石”之稱。
古河狸複原圖
盡管遠離水源，但是古河狸依然擁有河狸科基因中強大的建造能力，隻不過它們不建造堤壩，而是修建地下的頂級豪宅。“魔鬼的螺旋”其實隻是古河狸地下豪宅的通道，螺旋狀的通道有三個優點：第一是調控溫度濕度，螺旋狀的通道加長了空氣進入洞穴底部的距離，便于給空氣降溫和增加濕度；第二是防止入侵，當食肉動物鑽進螺旋狀的通道内，很容易被繞暈，失去方向感；第三是便于清理，相對于直上直下的洞穴，螺旋狀的通道坡度更緩，容易将挖掘的泥土或者生活垃圾推到洞外面。
螺旋狀通道其實隻是古河狸洞穴的前半部分，在通道的底部會有呈30度角向上的平直延伸隧道，在延伸隧道中會分隔出不同的空間，比如居住室、嬰兒室、貯藏室等。古生物學家甚至還發現了寬度很小但是較深的空間，很可能是古河狸用來上廁所的“水槽”。為了增加居住的舒适度，古河狸會在居住室和嬰兒室裡鋪上幹燥的植物，想想都覺得很舒服。不得不說，古河狸是一種充滿了“智慧”，對生活有追求的動物。
螺旋狀通道的底部會有呈30度角向上的平直延伸隧道，在延伸隧道中會分隔出不同的空間。(繪圖/駱玫)
擁有了地下豪宅的古河狸在繁殖政策上也出現了變化，與齧齒類以量取勝的繁殖方式不同，古河狸偏向于以質取勝，它們每胎隻生下少數後代，然後在洞穴中撫養幼崽長大，直到其能夠獨立生活挖掘屬于自己的洞穴。正是因為能夠挖掘獨特而複雜的洞穴，古河狸才能夠在嚴酷的内陸環境中生存。
擁有建造地下豪宅手藝的古河狸大約在距今2000萬年前滅絕，原因是其生存環境由相對濕潤變成了季節性幹旱甚至是完全幹旱荒漠化。古河狸消失後，它們挖掘的洞穴被植物占領，植物的根部吸收周圍土壤中的二氧化矽導緻空穴牆壁逐漸矽化、硬化，形成了今天我們看到的白色纖維的矽化結構。就這樣，古河狸的洞穴變成了遺迹化石，成為著名的“魔鬼的螺旋”。
如今，我們已經完全洞悉了“魔鬼的螺旋”是如何形成的，科學家在近一個世紀的時間裡尋找答案的堅持，正是人類為了尋求真相永不放棄的縮影！
（責任編輯 / 黃盈盈 美術編輯 / 周遊）