La muestra del Museo de Ciencias Naturales del Parque tiene como objetivo mostrar los aspectos paleontológicos de Ischigualasto, los cuales no son mostrados al turista en su visita interna al circuito. Esta exhibición llena un gran vacío que había en ese aspecto, ya que los turistas pueden apreciar el valor paleontológico de Ischigualasto, y que es en definitiva lo que motivó a la Unesco a declarar este parque como Sitio Patrimonio de la Humanidad.
En esta exhibición, se describe la tarea paleontológica como un proceso continuo desde la búsqueda de los fósiles en el campo, pasando por diferentes tareas de preparación e investigación, hasta la preparación de los montajes para ser exhibidos al público, como producto final de la larga tarea paleontológica.
Cuando se recorre la exhibición, el apasionante mundo de la paleontología envuelve al turista. En todo momento los visitantes son acompañados por un guía especializado, generalmente jóvenes estudiantes de las carreras de Geología y de la Universidad Nacional de San Juan, quien los instruirá y ayudará a comprender las diferentes estaciones dentro de la muestra. Los guías contarán con sus vivencias cómo se realiza la búsqueda y extracción de un fósil en el campo, describirán también algunos procesos de laboratorio tales como preparaciones de fósiles y montajes de esqueletos en plástico.
La muestra también incluye la exhibición de dos de las piezas más importantes colectadas en Ischigualasto.
Una de ellas es el Eoraptor, un dinosaurio muy primitivo encontrado por el Dr. Ricardo Martínez del Museo de Ciencias Naturales en el año 1991.
Y el cráneo y la garra de Herrerasaurus que es otro dinosaurio que vivió junto con Eoraptor al comienzo de lo que después se convirtió en la Era de los Dinosaurios, ambos son los dinosaurios más antiguos del mundo conocidos hasta el momento y constituyen las joyas del Museo de Ciencias Naturales de San Juan. Dichos ejemplares están exhibidos por primera vez juntos en Ischigualasto, el mismo lugar que los albergó durante 230 millones de años.
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