Onsdag 15. juli: Vær, 62 grader og sol på 7 am
En perfekt perfekt dag for å dra ut i marka. Vi drar først til dagligvarebutikken for å skaffe mat til lunsj og rikelig med vann, noe som vil være sårt tiltrengt i det tørre klimaet og dagens varme. Scott forklarer at vi vil besøke tre nettsteder der team jobber for å undersøke PETM og dens konsekvenser fra forskjellige perspektiver. Han og kollegene anser dette området som ideelt for sitt arbeid siden de dype sedimentære avsetningene i bassenget fanger den stratigrafiske profilen for tiden før opp til Paleocene Eocene Thermal Maximum, eller PETM, PETM selv og årene etter det. Fjelllagene i denne store bassenget skråner innover ved sidene og er relativt horisontale i sentrum, men regional løft i løpet av de siste million årene har nok en gang løsnet erosjonskraften, snekret dype sluker og daler som utsetter PETM-bergarter og tillater forskere for å finne fossilene og andre bevis de søker. I tillegg til de gunstige geologiske omstendighetene, er mye av landet under ledelse av US Bureau of Land Management, noe som har vært nyttig for forskerteamene, og det blir transektert av et nettverk av grusveier vedlikeholdt av et energiselskap som driver mange oljekanaler som fjerner olje fra det modne oljefeltet i regionen.
Kjøreturen til forskningsstedene fra Worland er omtrent 25 kilometer. De er plassert for å utnytte eksponeringene for sengene som er avsatt i løpet av PETM-tiden maksimalt. Den relevante stratigrafen begynner med de underliggende grå, brune og solbrune avsetninger kjent som Fort Union Formation, som dannet under Paleocene Epoch like før PETM-tiden. Dette var en periode med relativt stabile karbondioksydnivåer i atmosfæren og et varmt, moderat klima som gjorde at tempererte og subtropiske planter kunne vokse så langt nord som Wyoming. Paleocene var en tid med rask evolusjon blant pattedyr, sannsynligvis fordi dinosaurene hadde sluppet ut i begynnelsen. Mange av disse tidlige pattedyrene overlevde ikke PETM eller begynte å avta i mangfoldighet på det tidspunktet.
PETM skjedde i begynnelsen av Eocene-epoken for rundt 55 millioner år siden og anslås å ha vart i rundt 200 000 år, et glimt i øyet av den geologiske tidsskalaen. PETM kan ha blitt satt i gang med en periode med intens vulkanisme, som varmet klimaet, som igjen førte til frigjøring av ekstra karbon i atmosfæren fra kilder som brennende torvmyrer og kullbed, eller ustabile metanhydrater i havbunnen ( store mengder kraftig klimagassmetan blir sekvestert der). Det overraskende funnet er at den raskeste tilsetningen av klimagasser skjedde raskt, i de første 10.000 årene av PETM. Karbondioksidnivået i atmosfæren oversteg trolig 1000 deler per million. Dagens atmosfæriske karbonnivåer er 385 ppm, opp mer enn 100 ppm over de høyeste nivåene de siste 500 000 årene, med den største økningen de siste 150 årene av industrialisering og intens bruk av kull og annet karbonbasert brensel. De høye karbondioksydnivåene tidlig i PETM ble opprettholdt i oppover fra 80 000 til 100 000 år og deretter falt sakte i ytterligere 90 000 år.
Aktiv forvitring av jordmineraler, spesielt oksidasjon (rusting) av jernforbindelser, var assosiert med PETM, sannsynligvis som et resultat av høye temperaturer og svingninger i vannbordet forårsaket av sesongregn. De fossiliserte jordhorisontene gir den stratigrafiske søylen tydelige røde lag. Fargene er til god hjelp for Scott og hans kolleger, som bruker dem til å spore sengene over lange avstander og korrelere fossilsamlinger fra steder som ligger mange miles fra hverandre. De mest dramatiske fossile jordsmonnene er i "Big Red Sequence", et sett med røde og lilla lag på omtrent 25 meter som kan sees fra motorveien. Stor rød ble dannet i de siste stadiene av PETM, og registrerer så avkjøling fra de veldig varme forholdene til den tidlige og midtre PETM. Det er lagene under Big Red og over den underliggende Fort Union-formasjonen som er av mest interesse, men Big Red tjener til å lokalisere dem. De eldste av PETM-lagene er også rødlige og ligger rett over Fort Union-formasjonen. Den er rundt en til to meter tykk og gjenspeiler de tidlige stadiene av PETM. Dette var en tid med overgang og er av interesse i at den forteller oss hvor raskt klimaendringene endret seg og hva som skjedde for å tippe balansen mot et nytt klimaregime. Sekvensen over dette reflekterer en lengre periode, sannsynligvis 90 000 til 100 000 år, og får forskjellige kallenavn, inkludert "kaossonen" eller Scotts favoritt, "den helvete-bryter-løs-sonen." Den er grå, mellom 10 og 20 meter tykk, og en rik kilde av fossiler som viser en periode med drastisk endring i flora, fauna og miljø. Når man ser på åssidene fra høy bakke, er de vekslende lagene med rødt og grått så fremtredende at noen omtaler dem som ”godteristrimler.”
De tre nettstedene som ble valgt for mitt besøk og feltarbeidet gjenspeiler ekspertisen til det tverrfaglige teamet som jobber med Scott. Geologene Mary Kraus fra University of Colorado i Boulder og Francesca McInerney fra Northwestern University i Chicago fokuserer på de fossile jordsmonnene og bergkolonnene som hjelper til med å avdekke miljøendringer og gir konteksten for fossilene som finnes. Deres kjemiske analyser av bergartene hjelper til med å sortere klimaprosessene som var i arbeid i PETM. Jon Bloch fra Florida State Museum of Natural History, er en paleontolog i ryggvirvler og søker informasjon om pattedyrene som streifet rundt i området, inkludert de som dukket opp under PETM. Til slutt jobber Scott og teamet hans på den botaniske siden av hovedboken. Hver av disse menneskene har en gruppe universiteter med studenter som jobber med dem, som alle sliter under utfordrende forhold for å være en del av oppdagelsesprosessen.
North Butte Site
Dino chugs gjennom de sagebrush-dekkede åsene langs grusveier til North Butte-stedet, et sted der Mary og Francesca har valgt en bratt åsside som lar dem eksponere og undersøke hele den stratigrafiske profilen fra Fort Union-formasjonen til slutten av PETM . Tilgang til uforstyrret materiale gis av en meter dypt grøft, møysommelig gravd av det hele kvinnelige mannskapet på fakultetet og studentene. Dette lar etterforskerne tydelig se overgangen fra et lag til et annet, en indikator på de endrede klimatiske forholdene. Fra kjemiske analyser av steinprøver kan de utlede kilden, tidspunktet for begynnelsen og mønsteret for avtagende karbon som ble frigitt i begynnelsen av PETM. Dette er basert på forholdet mellom stabile isotoper av karbon som er til stede i forskjellige organiske materialer. Forskerne er også i stand til å spore endringer i aktiviteten til små jorddyr og dybden av forankring av planter.
Worland sentrum, Wyoming. (Smithsonian Institution) 
Smithsonians sekretær, G. Wayne Clough, reiste til Worland, Wyo, for å observere Scott Wing og teamet hans som gruv fossiloden de fant. (Smithsonian Institution) 
Scott Wing peker på de røde og grå lagene som er synlige i de fjerne åsene. (Smithsonian Institution) 
Scott Wing og hans Chevy Suburban fra 1970, Dino. (Smithsonian Institution) 
Wayne Clough sitter i midten av laget ledet av Mary Kraus og Francesca McInerney på North Butte-stedet. (Scott Wing) 
Smithsonians sekretær, G. Wayne Clough avdekker et fossilblad. (Scott Wing) 
Fossilet av et palmeblad fra Paleocene Eocene Thermal Maximum periode. (Smithsonian Institution) 
De små fossiliserte kjevebenene fra en forhistorisk hest (topp) og gris. (Smithsonian Institution) 
Tilbake på baseleiren samles lagene for å diskutere dagens funn. (Smithsonian Institution) Caterpillar invasjonssted
Fra North Butte-stedet tar Dino oss langs bakkeveiene til Scotts nåværende sted, kjent som “Caterpillar Invasion, ” fordi den dagen den ble oppdaget den svermet med store grønne larver. Heldigvis for mannskapet fraflyttet larvene på mystisk vis lokalene før de begynte på arbeidet. Dette nettstedet ble valgt fordi åssiden gir tilgang til en del av "kaos" -sjiktet i PETM som er rik på plantefossiler. Det har blitt gravd en "steinbrudd" i åssiden som viser et siltsteinslag som er forvitret og kommer ut på en spade i fragmenter av knyttnevestørrelse, som, når de forsiktig deles med en steinhammer, ofte gir en plantefossil. Solen er varm og høy når vi ankommer, og mannskapet har allerede gravd ut en liten prøvekule for Scott for å undersøke. Scott lytter nøye når hvert medlem av teamet forklarer hva de tror de har funnet, og deretter undersøker han dem ved hjelp av et håndlinser og hans lange erfaring for å finne ut hva som virkelig er der. Scotts entusiasme når han undersøker hvert stykke gir oppmuntring til spirende forskere, og følelsen av oppdagelse om hva hver finner kan legge til det større bildet er spennende.
Jeg får et skudd for å grave frem fragmentene og knekke dem åpne i håp om å finne et fossil. Dette viser seg å være en spennende og ydmyk opplevelse. Selv etter å ha funnet en søm for å bryte fjellet, kan en falsk streik føre til brudd over sengen og tapet av sjansen for å finne et fossil. I begynnelsen taper jeg mer enn jeg vinner, men med tiden begynner jeg å få tak i det. Ganske snart oppmuntrer det ungdommelige teamet til tidtakeren, mens prøvene mine returnerer klare blad- og blomsterfossiler, som hver har vært skjult for synspunkt i 55 millioner år. Jeg avdekker flere forskjellige eksemplarer, inkludert en "slank", deres kallenavn for et sammensatt blad med langstrakte brosjyrer, et lite sammensatt blad fra en slektning til mimosa-treet og en palme. Hvert av disse delikate fragmentene er et vitnesbyrd om naturens kraft til å skape med en overflod vi bare kan holde ærefrykt for. Jeg finner også et lite fiskeskjelett, forteller Scott, avsetningen av fossilene i et gammelt tjern. Av plantefossilene er den "slanke" en art som er unik for PETM, bare sett på tre av de åtte fossile plantene som ble funnet i denne tidsperioden. Det er i familien Sapindaceae, som inkluderer soapberry-treet, lønnene og det gylne regnetreet. Palmefronten og mimosa-lignende bladet er blant annet signaler om at dette området i løpet av PETM var varmt året rundt, sannsynligvis med en uttalt tørr sesong, som deler av tørt subtropisk Mexico eller Mellom-Amerika i dag.
Å finne fossilene er spennende og minner oss om litt av Smithsonian-historien. Tidlig på 1900-tallet var sekretæren for Smithsonian Charles D. Walcott, en fremtredende geolog og paleontolog. Han er berømt som oppdageren av Burgess Shale i Canada, et depositum som inneholder bemerkelsesverdige antall og varianter av dyre fossiler fra tidlige marine dyr. Scott antyder at det å finne noen fossiler på denne dagen kan være første gang siden sekretær Walcott at en sekretær for Smithsonian har funnet et fossil.
Etter gjennomgang av alle fossilene som ble funnet i steinbruddet, starter Scott og hans mannskap den forsiktige prosessen med å pakke inn prøvene for å beskytte dem under forsendelsen tilbake til Smithsonian. Fossilene vil bli levert til Scotts laboratorium ved Natural History Museum, hvis de vil bli grundig undersøkt og katalogisert. De vil tjene til å hjelpe i den fortsatte innsatsen for å avdekke klimatiske, vegetasjonsmessige og økologiske endringer i løpet av PETM.
Picnic Hill Site
Vår siste side er den som blir jobbet av virveldyr-paleontologene under tilsyn av Jon Bloch. Jon hilser oss på toppen av bakken med utsikt over stedet hans og deler to funn av dagens arbeid - delvis kjeveben med tenner intakt av to små pattedyr som bodde i Big Horn-bassenget under PETM. Fossilene er bemerkelsesverdige av to grunner: Dette er pattedyr som ankom eller utviklet seg i Nord-Amerika under PETM, primitive forfedre til hesten og grisen. Begge avstammene diversifiserte og ble rikelig etter deres ankomst nær starten av PETM, men etter 50 millioner år eller så døde hesten ute i den nye verdenen og ble ikke gjeninnført før spanske oppdagere kom tilbake på 1500-tallet. Begge pattedyrene var veldig små, noe som gjenspeiler en trend under PETM. Hesten kan ha vært ikke større enn en liten katt. Det ser ut til at PETM-pattedyr i løpet av høye temperaturer utviklet seg til mindre størrelser for bedre å takle den nødvendige energibalansen mellom ernæring og vekst.
Vi følger Jon ned til bunnen av bakken der mannskapet hans har spredd seg over området på jakt etter fossiler og andre bevis. Der de finner et fossil eller til og med et fragment av et, plasserer de et lite flagg og registrerer informasjonen om funnet. Flagget brukes av et besetningsmedlem som dokumenterer fossilens stilling med submeterpresisjon ved hjelp av et GPS-system. Plassasjonsdataene gjør det mulig for teamet å vite det nøyaktige nivået som hvert eksemplar kommer fra, et kritisk element i å rekonstruere påfølgende endringer i dyrene gjennom PETM.
Vi går over stedet og snakker med hvert av besetningsmedlemmene, en blanding av unge studenter og flere seniorforskere fra andre institusjoner som er interessert i arbeidet Jon gjør og er glade for å hjelpe. Selv om dette nettstedet ikke produserer mange store, leddede skjeletter, gir det et mangfold av små fragmenter av bein, ledd og tenner, som hver, når de blir lagt til den større samlingen, er med på å fortelle historien om PETM.
Med dagen som avtar, informerer Jon mannskapet om at det er på tide å dra tilbake til base camp. Selv etter en lang varm dag i solen virker mannskapet motvillig til å forlate - en fossil til kan være dagens viktigste funn. I baseleiren vil de identifisere og katalogisere funnene sine, og sammenligne og diskutere resultatene av dagens arbeid med de andre teamene.
Base Camp
Dagens feltarbeid kommer til slutt ved basecamp, et sted som er valgt av teamet til å være sentralt på alle stedene. Det er et godt sted på en bakke og beskyttet mot vind, men høyt nok til å gi en vakker utsikt over de skarpe omgivelsene. Hvert medlem av mannskapet blir på leiren, inkludert de ansatte. Scott informerer meg om at det hjelper med utgifter, som går rundt $ 7 per dag per person, og også lar hele besetningen diskutere arbeidet sitt om natten. Alle er slitne, men glade for prestasjonene med dagen. En rosende lapskaus er tilberedt til middag og spises med velsmak av alle. Solen begynner å sette seg bak bakken, og luften avkjøles betraktelig. Det mykere lyset på sen ettermiddag lyser opp åsene. Nord Butte, med utsikt over seks miles mot øst, er Big Red, som skiller seg ut i lys av solnedgangen som en påminnelse om hvorfor vi er her.
Jeg tar permisjon fra kameratene mine for å gjøre meg klar for hjemkomsten tidlig neste morgen. De vil fortsette i en uke til og fullføre årets feltekspedisjon. Det har vært en spennende opplevelse, en av læring og åpenbaring. Jeg kommer tilbake til Washington med en dypere forståelse av hvordan det er å jobbe i felt som paleontolog - gleden over å finne fossiler, spenningen med å tolke hva de sier om denne viktige hendelsen, og hvordan, etter 55 millioner år, ny kunnskap om hvordan planeten vår fungerer kommer fra en studie av fortiden.
Jeg setter også bedre pris på hvor viktig dette arbeidet er. Vi står selv overfor en periode med global oppvarming av lignende størrelse, men mye større hurtighet enn den for PETM. Vi vet foreløpig ikke hvilken mengde oppvarming som kan utløse utslipp av karbon fra ekstra reservoarer, og vi vet ikke om vi kan bremse eller stoppe disse utslippene hvis de begynner. Ved å avsløre hvordan vår komplekse og sammenkoblede planet endres med rask oppvarming, kan det å forstå hva som skjedde for 55 millioner år siden hjelpe oss i vår tid forstå hva vi kan møte i fremtiden. Skapningene som fantes under PETM, inkluderte ikke seks milliarder mennesker, men leksjonene vi lærer av å observere de for lenge siden klimatiske og økologiske endringene vil sannsynligvis være nyttige for oss alle og våre etterkommere.
