att hitta en fossil i en kolgruva är ingen stor sak. Kolavlagringar är trots allt förstenade torvmossar, och torv är gjord av ruttnande växter, som lämnar sina avtryck i lera och lera när det härdar till skiffersten.
men det var en helt annan sak när John Nelson och Scott Elrick, geologer med Illinois State Geological Survey, undersökte kolgruvorna Riola och Vermilion Grove i östra Illinois. Etsad i tak i gruvaxlarna är den största intakta fossila skogen som någonsin sett-minst fyra kvadratkilometer tropisk vildmark bevarad för 307 miljoner år sedan. Det var då en jordbävning plötsligt sänkte träsket 15 till 30 fot och lera och sand rusade in, täckte allt med sediment och dödade träd och andra växter. ”Det måste ha hänt på några veckor”, säger Elrick. ”Det vi ser här är döden av en torvträsk, ett ögonblick i geologisk tid fryst av en naturolycka.”
för att se detta lilla kända underverk gick jag med i Nelson och Elrick på Vermilion Grove-platsen, en arbetsgruva som drivs av St.Louis-baserade Peabody Energy och stängd för allmänheten. Jag tog på mig en hård hatt, en ljus, handskar och stål-toed stövlar. Jag fick en syreflaska och en säkerhetsföreläsning. I nödfall-giftgas, brand eller explosion—Följ de röda lamporna för att hitta vägen ut ur gruvan, rådde säkerhetschef Mike Middlemas. Vi kunde stöta på ” tjock svart rök, och du kommer inte att kunna se någonting framför dig.”Han sa att använda livlinjen som löper längs taket, ett smalt rep gängat genom träkottar, som flyter i en pool.
den fossilrika kolsömmen är 230 fot under marken, och vi cyklade där i en öppen sida, Humvee-liknande diesel jitney känd som en ”man-trip.”Föraren tog oss genom fyra miles av förvirrande vändningar i tunnlar upplysta endast av flyktfyrar och fordonets strålkastare. Resan tog 30 minuter och slutade i område 5. Tunnlarna här är 6,5 meter höga och ungefär bredden på en tvåvägs förortsgata.
tunnlarna var tysta och upplysta av glödlampor med låg effekt, dyster. Fuktig sommarluft, dras in ovanifrån, var kylig och klibbig under jord, där temperaturen svävar runt 60 grader Fahrenheit året runt. Gruvarbetare är färdiga att utvinna kol här, och tunnelens sidor har sprutats med snabbkalk för att undertrycka explosivt kolstoft. Skiffertaket-gjord av sedimentet som förstörde skogen så länge sedan—spricker och flagnar av nu när kolet under det har tagits bort. Trådnät täcker taket för att förhindra att stora bitar faller in i vägarna eller träffar gruvarbetare.
Nelson plockade sig längs tunneln, steg runt högar av trasig sten och klumpar av kol tumlade som svarta tärningar över det dammiga golvet. Han stannade och tittade uppåt. Där, skiner i skenet från hans hjälm ljus, är skogen—ett upplopp av sammanflätade trädstammar, löv, ormbunkar och kvistar silhuett svart-på-grå på den fuktiga skifferytan av tunneltaket. ”Jag hade sett fossiler tidigare, men inget sådant”, säger han.
Nelson, som nu är pensionerad, besökte först Riola-Vermilion Grove-platsen under en rutinbesiktning strax efter att gruvan öppnades 1998. Han såg fossiler men ägnade inte mycket uppmärksamhet åt dem. Han såg fler fossiler när han inspekterade olika tunnlar nästa år, och ännu mer året efter det. Elrick gick med i honom 2005, och då fossil lagt till ”för många”, säger Elrick. ”Något konstigt pågick.”
Nelson ringde in två paleobotanister, William DiMichele, från Smithsonian ’ s National Museum of Natural History, och Howard Falcon-Lang, från Storbritanniens University of Bristol, för att se webbplatsen. Falcon-Lang beskriver det som” en spektakulär upptäckt ” eftersom hela skogen—inte bara enskilda träd eller växter—är intakt i taket. De flesta gamla torvskogar dör gradvis och lämnar bara spottiga bevis på vad som växte där. Eftersom den här begravdes på en gång, finns nästan allt som var där fortfarande kvar. ”Vi kan titta på träden och den omgivande vegetationen och försöka förstå hela skogen”, säger DiMichele.
herrarna i denna djungel var lycopsiderna: skaliga växter med stammar upp till 6 fot i omkrets som växte upp till 120 fot i höjd och bar sporproducerande kottar. De såg ut som gigantiska sparrisspjut. I tunnelns bleka ljus glimmar 30-fots fossila spår av lycopsid smidigt i skiffertaket som alligatorskinn.
bredvid lycopsiderna finns kalamiter-30 fot långa kusiner av dagens hästsvans-och forntida barrträd i mangrovestorlek som kallas cordaites. Fröer (som inte är relaterade till moderna Ormbunkar) växte 25 meter långa. Träd ormbunkar växte 30 fötter, med kronor av stora, fjäder Ormbunkar.
få djurfossiler har hittats i gruvan—kemikalier i det gamla träskets vatten kan ha löst skal och ben—men andra platser från mer än 300 miljoner år sedan, en period som kallas karbon, har gett fossiler av tusenfotar, spindlar, kackerlackor och amfibier. Monster trollsländor med 2,5-fots vingspets styrde himlen. (Det skulle vara ytterligare 70 miljoner år före de första dinosaurierna.)
och sedan jordbävningen slog, och denna sumpiga regnskog var borta.
en av anledningarna till att webbplatsen är så värdefull för forskare är att den öppnar ett fönster mot den naturliga världen strax före en period av stor och förbryllande förändring. Under flera hundra tusen år efter att denna regnskog begravdes tävlade trädbärnor, lycopsider och andra växter om dominans—”ett slags vegetativt kaos”, säger DiMichele. Av någon okänd anledning, träd ormbunkar segrade, han säger, och så småningom tog över världens tropiska våtmark skogar.Två tredjedelar av de arter som finns i Riola-Vermilion Grove skulle försvinna. De mäktiga lycopsiderna försvann nästan.
forskare erbjuder flera möjliga orsaker till den stora makeoveren i växtsamhällen för cirka 306 miljoner år sedan: utfällda förändringar i globala temperaturer; torkning i tropikerna; eller kanske tektonisk omvälvning som eroderade ännu äldre kolavlagringar och exponerade kol som sedan förvandlades till koldioxid. Oavsett orsaken förvärvade jordens atmosfär plötsligt mycket mer koldioxid. Att bestämma förhållandet mellan denna forntida atmosfäriska förändring och förändringarna i vegetationen kan ge ledtrådar om hur dagens ekosystem kommer att reagera på koldioxidökningar orsakade av förbränning av fossila bränslen.
Riola-Vermilion Grove-teamet, säger DiMichele, använder fossilskogen som referenspunkt. Forskarna analyserar den kemiska sammansättningen av tidigare och senare kolavlagringar för åtgärder av gammal koldioxid, temperatur, nederbörd och andra variabler. Hittills verkar ökningen av koldioxid vara ganska jämn över tiden, men förändringen i vegetationen är jerkier.
jämför fossiler från före 306 miljoner år sedan och efter, ”du har en total regimförändring utan mycket varning”, säger DiMichele. ”Vi måste titta mycket närmare på det förflutna”, tillägger han. ”Och det här är vår första möjlighet att se allt.”
Guy Gugliotta har skrivit om geparder och mänskliga migrationer för Smithsonian.
