南非德里墨伦考古发掘现场。

2018年，南非约翰斯内堡北部的德里墨伦考古现场，一个进行实地田野考察的学生在地层中发现了大量头骨碎片和牙齿化石。

得知消息后，澳大利亚乐卓博大学的研究员杰西·马丁和安吉丽娜·莉丝，以及安迪·赫里斯教授立刻召集团队，收拾行李，从墨尔本飞往南非。他们的其中一件手提行李，就是Artec Space Spider扫描仪。

事实证明，研究团队的直觉非常敏锐。本次发掘出的250余片碎片，最终拼装还原成了编号为DNH155的古人类头骨。这是全世界迄今为止发掘出的最早、保存最完好的罗百氏傍人头骨。罗百氏傍人是人类祖先的近亲，拥有突出的颧骨、大牙齿和小脑袋，生活在距今120万年至200万年前。并且研究团队还在该头骨上发现了令人信服的证据，证明了古人类族谱中的物种会发生微进化以应对环境气候的改变。相关论文于2020年11月9日发表于《Nature Ecology & Evolution》期刊。

DNH155头骨。

尽管DNH155的数百件碎片在地层中的空间分布相对比较集中，但拼化石可不是拼乐高，有明确的图纸指引。要想将250多片杂乱无章的碎片准确无误地拼到一起，研究人员得拿出比新娘子绣花还要精细10倍的劲儿来。

清理化石碎片上的沉积物。

马丁表示：“之前尚未引入三维扫描技术时，我们总是面临两难的处境。因为我们必须要清理每一块化石碎片，并将其保存起来。但当我们将化石碎片从沉积层中取出来时，碎片在沉积层中的原始姿态和碎片之间的相对位置信息就已经被破坏了，这对我们的拼装还原工作构成了很大的难题。”他继续说道，“现在有了Space Spider扫描仪，我们会对每一个化石沉积层进行扫描，获得精准的3D数据记录，为之后的头骨化石拼装提供精确参考。”

在长达300多个小时的头骨化石拼装过程中，马丁和莉丝始终在一旁的电脑上运行Artec Studio软件，以便随时加载Space Spider的扫描数据组。一旦需要确认某块化石碎片在沉积层中的姿态或位置，只需轻点几下鼠标，即可调用相应的扫描数据，得到所需的信息。

马丁向我们描述了他使用Space Spider扫描仪的正常工作流程：“首先，将化石放置在旋转台上，开始采集第一组数据。将扫描仪对准化石，一边转动旋转台，一边缓缓地上下移动扫描仪。第一组数据采集完毕后，我会把化石翻过来，继续采集背面的数据。短短几分钟的扫描之后，我就能获得足够的表面数据和重合面积，通过后处理即可生成这块碎片的完整模型。”

DNH155头骨3D模型（带纹理颜色）

马丁认为，有一点至关重要——研究人员非常需要纯粹的几何数据。他表示：“在Artec Studio中一键即可隐去模型颜色。当研究人员仔细观察不带颜色的几何数据时，他们能够get到海量的信息，甚至比用肉眼直接观察化石本身得到的信息量还要大。”

DNH155头骨3D模型（不带纹理颜色）

马丁继续道，“举一个直观的例子，几年前我们用Space Spider扫描过另一个古人类头骨。该头骨化石来自约200万年前的一个2~3岁的婴儿。在婴幼儿期，人类的颅骨通常较软，此时颅骨尚未完全闭合。但是婴幼儿的大脑处于快速发育期，会对内侧柔软的头骨产生挤压，留下痕迹。”

“但是这些痕迹通常是肉眼不可见的，即便是训练有素的研究人员，也基本不可能只凭肉眼在化石上观察到这些痕迹。肉眼看见的，无非是一些看似没有规律的隆起和抓痕。但是只要在Artec Studio中隐去模型的颜色，我们就可以在颅骨内侧看到，这颗200万年前的大脑在生长时留下的神奇印迹，就像在看一份CT扫描报告似的。”

马丁的话匣子打开了，滔滔不绝地说了下去：“这颗大脑在颅骨内侧留下了异常清晰的生长痕迹。我们可以观察到诸多细节，比如脑膜中血管、脑沟以及脑回留下的痕迹。凭借这些信息，我们可以清晰辨别出大脑的不同区域。你们想想看，我们对一颗200万年前的大脑展开了研究，而这一切都要归功于Space Spider捕获到了颅骨内侧大脑生长的痕迹。只要在Artec Studio软件中一键隐去模型颜色，你就能清楚地观察到每一处细节。”

研究员杰西·马丁和安吉丽娜·莉丝正在观看DNH155头骨的3D打印模型。

基于Space Spider采集到的扫描数据，研究人员通过3D打印为DNH155头骨制作了一份1：1还原的复制品。即便是见多识广的研究者，在见到这一还原度极高的3D打印模型时，也都大感震撼。

马丁还提到，Space Spider的扫描数据具备极高的精度和细节度，为3D打印提供了高质量的数模。“我们3D打印出的每一块碎片，都能与原始化石完美拼接起来，所有缝隙和边缘都能无缝对接。”