Å finne et fossil i en kullgruve er ingen stor sak. Kullforekomster er tross alt forsteinede torvmyr, og torv er laget av råtnende planter, som etterlater sine avtrykk i gjørme og leire når det herder til skiferstein.
Relatert innhold
- The Burgess Shale: Evolution's Big Bang
- Hva dreper Aspen?
Men det var en helt annen ting da John Nelson og Scott Elrick, geologer med Illinois State Geological Survey, undersøkte kullgruvene i Riola og Vermilion Grove i det østlige Illinois. Etset i takene i gruvejaktene er den største intakte fossilskogen noen gang sett - minst fire kvadrat miles med tropisk villmark bevart for 307 millioner år siden. Det var da et jordskjelv plutselig senket sumpen 15 til 30 fot og gjørme og sand stormet inn, og dekket alt med sediment og drepte trær og andre planter. "Det må ha skjedd i løpet av noen uker, " sier Elrick. "Det vi ser her er døden av en torvmyr, et øyeblikk i geologisk tid frosset av en ulykke av naturen."
For å se dette lite kjente rart, ble jeg med Nelson og Elrick på Vermilion Grove-stedet, en arbeidsgruve som drives av St. Louis-baserte Peabody Energy og stengt for publikum. Jeg kledde en hard hatt, en lys, hansker og støvlete støvler. Jeg fikk en oksygenflaske og et sikkerhetsforedrag. I nødstilfeller - giftgass, brann eller en eksplosjon - følg de røde lysene for å finne veien ut av gruven, rådet sikkerhetssjef Mike Middlemas. Vi kan støte på "tykk svart røyk, og du vil ikke kunne se noe foran deg." Han sa at han skulle bruke livlinjen som løper langs taket, et smalt tau gjenget gjennom trekegler, som flyter i et svømmebasseng.
Den fossilrike kullsømmen er 230 fot under bakken, og vi syklet dit i en åpen, Humvee-lignende dieseljitney kjent som en "mannstur". Sjåføren tok oss gjennom fire mil med forvirrende vendinger og svinger i tunneler som bare var opplyst av rømningsfyr og kjøretøyets frontlys. Turen tok 30 minutter og endte i område 5. Tunnelene her er 6, 5 fot høye og omtrent bredden på en toveis forstadsgate.
Tunnelene var tause og, opplyst av lamper med lite watt, dystre. Fuktig sommerluft, trukket inn ovenfra, var kald og klam under jorden, der temperaturene svever rundt 60 grader Fahrenheit året rundt. Gruvearbeidere er ferdige med å trekke ut kull her, og sidene av tunnelen har blitt sprayet med kalk for å undertrykke eksplosivt kullstøv. Skifertaket - laget av sedimentet som ødela skogen for så lenge siden - sprekker og flasser av nå som kullet under den er fjernet. Ledningsnett dekker taket for å forhindre at store stykker faller i veibanen eller treffer gruvearbeidere.
Nelson satte seg langs tunnelen, tråkket rundt hauger med ødelagt stein og kullklumper tumlet som svarte terninger over det støvete gulvet. Han stoppet og så oppover. Der, skinnende i gløden fra hjelmlyset, er skogen - et oppløp av sammenvevd trestammer, blader, bregne fronds og kvister silhuett svart-på-grå på den klamme skiferoverflaten på tunneltaket. "Jeg hadde sett fossiler før, men ingenting som dette, " sier han.
Nelson, som nå er pensjonist, besøkte først Riola-Vermilion Grove-stedet under en rutinemessig inspeksjon like etter at gruven åpnet i 1998. Han oppdaget fossiler, men ga ikke så stor oppmerksomhet til dem. Han så flere fossiler da han neste år inspiserte forskjellige tunneler, og enda mer året etter det. Elrick ble med ham i 2005, og da var fossilene til "for mange, " sier Elrick. "Noe rart var på gang."
Nelson kalte inn to paleobotanister, William DiMichele, fra Smithsonians National Museum of Natural History, og Howard Falcon-Lang, fra Storbritannias universitet i Bristol, for å se på stedet. Falcon-Lang beskriver det som "et spektakulært funn" fordi hele skogen - ikke bare individuelle trær eller planter - er intakt i taket. De fleste gamle torvskoger dør gradvis, og etterlater bare spottende bevis på hva som vokste der. Fordi denne ble begravet på en gang, er nesten alt som var der fremdeles der. "Vi kan se på trærne og den omkringliggende vegetasjonen og prøve å forstå hele skogen, " sier DiMichele.
Herrene i denne jungelen var lykopsidene: skjellete planter med bagasjerom opp til 6 fot i omkrets som vokste opp til 120 fot i høyden og bar sporproduserende kjegler. De så ut som gigantiske aspargesspyd. I tunnels bleke lys lyser 30 fots fossile spor av lycopsid glatt i skifertaket som alligatorskinn.
Ved siden av lykopsidene er kalamitter - 30 fot høye søskenbarn til dagens hestehale - og gamle, mangrove størrelse bartrær kjent som cordaites. Frøbregner (som ikke henger sammen med moderne bregner) vokste 25 fot høye. Trebregner vokste 30 fot, med kroner av store, fjærete fjær.
Få dyrefossiler er funnet i gruven - kjemikalier i det gamle sumpvannet kan ha oppløste skjell og bein - men andre steder fra mer enn 300 millioner år siden, en periode kjent som karbonholdig, har gitt fossiler av tusenbein, edderkopper, kakerlakker og amfibier. Monster øyenstikker med 2, 5-fot vingespenn styrte himmelen. (Det skulle gå ytterligere 70 millioner år før de første dinosaurene.)
Og så rammet jordskjelvet, og denne sumpete regnskogen var borte.
En av grunnene til at nettstedet er så verdifullt for forskere, er at det åpner et vindu mot den naturlige verden like før en periode med store og forundrende endringer. I flere hundre tusen år etter at denne regnskogen ble gravlagt, konkurrerte trebregner, lykopsider og andre planter om dominans - "et slags vegetasjonskos, " sier DiMichele. Av en eller annen ukjent grunn seiret trebreggene, sier han, og til slutt overtok verdens tropiske våtmarksskoger. To tredjedeler av artene som ble funnet i Riola-Vermilion Grove ville forsvinne. De mektige lykopsidene forsvant nesten.
Forskere tilbyr flere mulige årsaker til den store makeover i plantesamfunn for rundt 306 millioner år siden: stupbratte endringer i globale temperaturer; tørking i tropene; eller kanskje tektonisk omveltning som eroderte enda eldre kullforekomster og utsatte karbon som deretter ble til karbondioksid. Uansett årsak, skaffet jordens atmosfære plutselig mye mer karbondioksid. Å bestemme forholdet mellom denne eldgamle atmosfæriske endringen og endringene i vegetasjonen kan gi ledetråder om hvordan dagens økosystem vil reagere på økninger av karbondioksid forårsaket av forbrenning av fossilt brensel.
DiMichele sier at Riola-Vermilion Grove-teamet bruker fossilskogen som referansepunkt. Forskerne analyserer den kjemiske sammensetningen av tidligere og senere kullforekomster for måling av gammel karbondioksid, temperatur, nedbør og andre variabler. Så langt ser det ut som om økningen i karbondioksid er ganske jevn over tid, men endringen i vegetasjonen er rykkere.
Sammenligning av fossiler fra før 306 millioner år siden og etter, "du har en total regimeskifte uten mye advarsel, " sier DiMichele. "Vi må se mye nærmere på fortiden, " legger han til. "Og dette er vår første mulighet til å se alt."
Guy Gugliotta har skrevet om geparder og menneskelige migrasjoner for Smithsonian .
Den mest intakte fossiliserte skogen (spissen av en trebregne frond) er en "spektakulær oppdagelse", sier paleobotanists. (Layne Kennedy) 
Restene av en skog av lycopsids og andre oddititeter er 230 fot under jorden (John Nelson, venstre, og Scott Elrick inspiserer et takhull med mineraler som er rik på fossiler.) (Layne Kennedy) 
En lycopsid gren. (Layne Kennedy) 
Død et brått klimaskifte for 306 millioner år siden det gamle økosystemet? Fossiler fra kullgruven Vermillion Grove kan inneholde ledetråder. (Layne Kennedy)
