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如若没有化石，人们对于地球生命史的了解也就只能上溯几千年而已。而有了化石，科学家们便能够研究那些曾在远古时代出没的动物。
化石是一种很有魅力的东西，无怪乎很多人都喜欢收集它们。而对于古生物家——研究地球生命史的科学家——来说，它们还是重要的信息来源。化石可以表明动物是从何时存在又是如何生存的，它们会吃些什么。有时还能反映出，动物是怎样繁殖的。化石也可以显示出，进化是如何让不同物种联系到一起的。这种信息的收集从寻找化石开始，到样本被清洗、研究、组装，可以展出为止。
化石的发现，一半靠运气，一半靠专业知识。能够辨识出岩石的三种主要类型是非常必要的，因为其中有两种根本不可能含有化石。第一种是不含化石的火成岩，包括花岗岩和玄武岩——非常坚硬的结晶岩石。它们形成于熔岩或者岩浆，而这些无疑能够消灭掉任何生物的遗骸。第二种是变质岩，包括大理石和板岩。这些岩石是受压或者受热转变成的，也就是说其中含有的任何化石都会遭到破坏。第三类是沉积岩，包括石灰石、砂岩和白垩岩。沉积岩总是呈层状沉积在一起——这是所有化石搜寻遗址的典型特征。
新墨西哥幽灵牧场的沉积岩富含恐龙化石。这些红色岩石是在三叠纪沉积下来的。而那时候，爬行动物的时代才刚刚开始。
在美国的国家恐龙化石保护区内，人们正在移动异特龙的骨化石。在将化石从周边岩层中采掘出来的时候，要十万分小心，以免损坏了它们。
世界上一些最有趣的化石，是在一些开采沉积岩的地方发现的。很多爬行类的飞虫化石是在德国的采石场发现的，而有些最大的蜥脚龙化石则是在美国的采石场发现的。很多其他种类的化石则是业余爱好者和专家们在山岩裸露处发现的，其中有沙漠中干燥的平顶山以及经海水侵蚀破坏而形成的海蚀崖。在那里，动物的遗骸因为岩石遭到侵蚀而显露在地表。岩石越是柔软，被腐蚀得就越快，化石也就能越快地回到地表上。
有时候发现的化石是完整无缺的，但是对骨架来说，上面的骨头常常会被风吹雨淋掉。骨架可能会怎样移动，骨架的其余部分又可能会在哪儿，鉴定出这些东西都是需要真才实学的。这时候通常要沿着崩解岩石的斜坡往上找，直到看到“母质”岩石为止。
人们在发现化石以后，通常都会把它挖掘出来带走并进行研究。对像三叶虫那样小的东西来说，这个过程不过是用锤子多敲几下，把它从母岩或者岩床中解放出来。但是如果是一整块恐龙的骨架化石，里面可能含有1米多长的单骨，要取出这样的化石可能会是一个要持续几年的大工程。
这种工作的困难之一是，已经化石化的骨头遇到雨水或者阳光后经常会碎裂。为了保持它们的完整，在它们被运走或吊走之前，都会用护套或者速凝塑料把这些骨头包裹起来。
一只蛇颈龙的遗骸化石被平展在实验室的工作台上，两位古生物学家正在对其进行详细的检验。这具化石是在一个澳大利亚的矿藏城镇——库伯佩迪——发现的，它上面的粉红色就源于那个地方特有的矽土。
化石进入实验室后，常常还需要进一步的处理才能使其完全暴露出来。微小的样本，如昆虫或者小鱼，一般用金属探针、毛刷和类似牙医用的牙钻之类的东西来清扫。样本也可能会被浸在醋酸中——醋中有刺激气味的物质，可以削弱岩石对化石的附着作用，使其最终脱落。易碎的骨化石要用塑料加固，以保证任何松动的碎片都固定在原来的位置上。
将化石洗净处理好之后，便进入了研究阶段。即便是最微小不规则的特征或是痕迹都可以蕴含重要的信息，所以对任何看起来不同寻常的东西都会进行进一步观察，有时还会用到显微镜。这种工作常常会跟法医鉴定相似，如有时候你会在化石上发现牙齿的咬痕或者裂开的骨头，这便透露出了这只动物是如何死亡的。
古生物学家还会借用医用扫描镜——一种能够观察内部骨质组织的技术。这种新型的化石研究方法已经被用于研究几种恐龙的大脑尺寸，并尝试着鉴定它们是否是恒温动物。
因为博物馆的空间有限，很多化石都被保存在储藏室里，以方便专家们进行观察研究。而那些最重要的令人惊叹的样本——特别是恐龙和史前的哺乳动物的——会组装起来以展现出它们生活中的真实样貌。这个过程被称为关节连接，需要将骨头安排在正确的位置上，以支撑起整个骨架防止坍塌。关节连接是一项复杂的工程，即便是专家也可能出错。例如，19世纪美国著名的化石搜寻者爱德华·德林克·科普，把薄板龙（一种海生的爬行动物）的头骨安在了它的尾巴上！