https://frosthead.com

Wyoming Paleontology Dispatch # 3: Hvordan date en fossil

Den første dagen av feltsesongen blir klar og lys, med en allerede sterk sol som sklir opp bak Cloud Peak, den høyeste i Bighorn-fjellene. Her nede i bassenget er det allerede varmt klokka 06.00, og innsiden av et telt blir uutholdelig varmt i løpet av en times soloppgang, så det er all grunn til å reise seg, lage kaffe, pakke noen smørbrød, fylle vannbeholderne og hoppe i Dino for kjøreturen til den første siden der vi skal samle. På veien stopper vi kort for å hente vårt fjerde teammedlem, Elizabeth Denis, en doktorgradsstudent ved Penn State University.

Plantefossilstedet vi er på vei til, som bare har mitt felt SW1010 som betegnelse, var et spennende funn nær slutten av fjorårets feltsesong. Vi nærmer oss en rundvei - først nedover en fylkesgrusvei, deretter en grusvei som går mellom felt av alfalfa og sukkerroer, deretter langs en vanningskanal, over en plankebro, til slutt å finne en vag to-spor som vandrer gjennom sagebrush og stikkende pære mot en bratt-sidig badland skillet. Vi blir sittende fast i gjørmen den første timen av feltsesongen. Å sette seg fast i begynnelsen medfører litt latter blant mannskapet, men jeg gjenvinner litt respekt når det viser seg å være et par minutters arbeid å grave frem dekkene og komme på vei igjen.

Når vi ankommer stedet, ser vi opp i en smal dal belagt med sagebrush og inngjerdet av bratte badlandsskråninger stripet med røde, oransje og lilla bånd. Disse lyse stripene, som øynene våre kan følge som om de var lag av en gigantisk kake, er gamle flomslette sedimenter, og fargene deres reflekterer oksidasjonen av jern da forekomstene ble kjemisk endret av forvitring under PETM. De er fossile jordhorisonter, og de er vakre! Til gjengjeld er fossilplanteplassen ikke et bredt, flatt lag, og det er ikke lyst. Det er en brunaktig grå forekomst av gjørmstein omtrent 10 fot tykk og 100 fot bred. De knallfargede fossile jordlagene ligger over og under den på samme åsside.

Bergarten som inneholder plantefossiler er kanskje ikke vakker, men den kjedelige fargen er hemmeligheten bak bevaring av plantefossiler - det indikerer at denne berglinsen aldri ble oksidert, og det er fordi den er laget av sedimenter som ble avsatt under vann i en forlatt elvekanal, der oksygen fra atmosfæren ikke kunne komme til den. Det faktum at det dannet seg i en tidligere elvekanal, forklarer også hvorfor disse plantefossilbærende bergartene har en linseform i tverrsnitt - kanalen var dypt i midten og grunne i kantene.

De fossile bladene vi finner her er nydelige, etter min sterkt partiske mening - intrikate avtrykk som registrerer mikroskopiske detaljer om venestruktur. Noen eksemplarer er bevart så detaljerte at vi med et håndlinser kan se avtrykk av fine hår eller til og med den gulrøde skimmeren av små ravfargede klatter - restene av oljefylte celler i bladet som de som kan sees i bukta blader som ofte brukes til å lage suppe. De oransje og røde fargetonene i de fossile bladene er ikke et originalt trekk ved noen for lengst siden høst; de er resultatet av avsetningen av jern under kjemiske reaksjoner satt opp ved forfall av bladene. Vi finner også muggsopp av skjellene fra gamle ferskvannssnegler og krepsdyr, og til og med det sporadiske avtrykket av en fiskeskala, alt sammenfallende med ideen om at disse bergartene ble avsatt i bunnen av et stille tjern som dannet seg når en liten elvekanal stengte av under PETM.

Et vanlig spørsmål som kommer opp i å snakke om fossiler er "Hvordan vet du hvor gamle de er?" Dette spørsmålet er spesielt viktig for oss fordi vi søker etter fossiler fra et så smalt tidsintervall. Svaret har flere deler. Det mest direkte svaret er at vi vet at steinene rundt SW1010 ble avsatt under PETM fordi min kollega Ken Rose fra Johns Hopkins University har samlet fossile pattedyr her i en årrekke. Mange av artene Ken har funnet i dette området forekommer bare under PETM, ikke før eller etter. Denne tilnærmingen for å bestemme alderen på bergarter kalles biostratigrafi.

Macginitiea blad og Populus blad. Fossil er fra en ny tidlig eocen fossilanlegg. (Scott Wing) En del av et fossilt palmefrond fra Paleocene-Eocene Thermal Maximum i Wyoming. (Scott Wing) Feltsesongens første flatt dekk. Heldigvis skjedde det på en plan lapp av tosporet. Det flate dekket resulterte i bare 15 minutters forsinkelse. (Scott Wing)

Naturligvis reiser biostratigrafi et annet spørsmål - hvordan vet vi at disse artene levde bare under PETM? For det henvender vi oss til en særegen kjemisk signatur av PETM: under hendelsen skjedde det et globalt skifte i forholdet mellom isotoper av karbon. Den lettere formen for karbon, karbon 12, ble mye mer rikelig i forhold til den tyngre formen, karbon 13. Dette skiftet, som vi kaller "karbonisotoputflukt, " sees overalt fra dyphavsedimenter til bergarter avsatt av elver i Bighorn Basin. Denne kjemiske markøren for PETM er funnet i bergarter som inneholder fossile pattedyr i flere deler av Bighornbassenget, og den er alltid assosiert med et distinkt sett av arter som ikke forekommer i bergarter før eller etter karbonisotoputflukten.

Fortsatt har vi ikke svart på spørsmålet om hvordan vi vet den nøyaktige alderen på PETM-fossiler. For den informasjonen må vi henvende oss til arbeid andre steder i verden, steder der karbonisotoputflukten er funnet i nærheten av bergarter som inneholder vulkanske krystaller som er egnet for radiometrisk datering. Her til slutt kan forskere måle forholdet mellom "foreldre" til "datter" -isotoper av radioaktive materialer i de vulkanske krystaller. Når de kjenner til halveringstiden til foreldreisotopen, kan de beregne hvor mange millioner år siden krystallene dannet seg. Det er en lang, men logisk prosess å gå fra å vandre rundt i badlandsområdene i Bighornbassenget til å vite at du samler fossiler fra 56 millioner år siden (gi eller ta noen hundre tusen år). Det meste av tiden tenker vi ikke på det mens vi er i felt!

Den første dagen starter med spenningen til en første dag, men vi kan ikke begynne å samle med en gang. Først må vi rydde bort gjørmen som vinterregn har laget av overflatebergartene vi utsatte i fjor. Det er anstrengende, plukke- og spadeverk, som vi gjør mens vi ligger litt prekært på den bratte siden av en badlandsbyte. Det er en vakker morgen, og etter en times tid kan vi begynne å trekke blokker med hardere, frisk fjell ut av utmarken. Hver stein er en sjanse til å finne et fossil! Vi plukker dem opp en etter en og slår dem på siden med meiselenden av en mursteinshammer, i håp om at de vil dele seg langs et eldgammelt sengeplan hvor blader samlet seg. Noen ganger samarbeider blokka, andre ganger ikke, men de fossile belønningene kommer ganske jevnt utover midt på morgenen og tidlig på ettermiddagen. Vi samler en ganske fin haug med prøver - kanskje 20 eller 30 - på avsatser vi har skåret ned i skråningen. Og i spenningen over dagen har vi glemt å spise lunsj!

Etter 2 eller 3 på ettermiddagen flagges vi alle litt - ikke så overraskende gitt at temperaturen er på høye 90-tallet, luften er veldig tørr og litt tynnere på 5 000 fot enn vi er vant til, og, ja, PB&J-smørbrødene er fremdeles i våre pakker. Sarah, Pam og Liz er tydelig troopere som fremdeles jobber, men vi trenger alle en rask lunsjpause. Etter å ha boltet smørbrød er det tilbake til jobb, og i den avtagende varmen begynner vi å tenke på slutten av dagen. Vi må få alle funnene våre pakket inn slik at vi kan få dem i ryggsekkene, på baksiden av Dino og tilbake til leiren uten å ha dem i stykker.

Dette begynner den mest kjedelige delen av dagen. Hvert eksemplar vi samler inn, må merkes med lokalitetsnummeret og med en indikator på hvor mange stykker det er i (ikke hver stein bryter slik vi vil!). Etter å ha merket dem med en Sharpie-penn, pakker vi steinene med fossiler på dem i industrielt toalettvev. De beste merkene er de uten perforeringer, og jeg kjøper dem i gigantiske ruller fordi vi bruker mye! Det er veldig mye som å pakke inn en forstuet ankel med en Ace-bandasje ved at vi legger et lite press på mens vi pakker inn. Dette holder berg og fossil sammen, og beskytter den delikate overflaten mot å bli skrapt eller bashet av en annen bergart. Vi bruker maskeringstape for å lukke pakken, og vi merker nettstednummeret på utsiden slik at pakkene kan sorteres når vi kommer tilbake til Smithsonians Natural History Museum. Da vi støter over tårene og sagebrush tilbake til leiren, er det nær klokka 19.00 og lyset blir gyllent igjen. Middagen gjenstår å tilberede, retter som skal gjøres, men det har vært en lang og tilfredsstillende dag.

«Sending nr. 2 | Sending nr. 4 »

Scott Wing er forsker og kurator i Smithsonian Institutions avdeling for paleobiologi.

Wyoming Paleontology Dispatch # 3: Hvordan date en fossil