https://frosthead.com

2. dan: Odkrivanje zgodovine Zemlje v porečju Bighorna

Sreda, 15. julij: Vreme, 62 stopinj in sonce ob 7. uri

Dan za sliko popoln za odhod na teren. Najprej se odpeljemo do trgovine z živili, da bi si zagotovili ponudbo za kosilo in veliko vode, nekaj, kar bo v suhem podnebju in vročini dneva zelo potrebno. Scott razloži, da bomo obiskali tri lokacije, kjer ekipe raziskujejo PETM in njegove posledice z različnih vidikov. On in njegovi sodelavci menijo, da je to območje idealno za njihovo delo, saj globoki sedimentni usedline bazena zajemajo stratigrafski profil časa, ki vodi do paleocenskega eocenskega toplotnega maksimuma ali PETM, samega PETM in let po njem. Skalne plasti v tem velikem pobočju pobočno navznoter in so v sredini razmeroma vodoravne, vendar je regionalni dvig v zadnjih nekaj milijonih letih spet izgubil moč erozije, izklesal je globoke jarke in doline, ki izpostavljajo PETM kamnine in omogočajo raziskovalci najdejo fosile in druge dokaze, ki jih iščejo. Ob ugodnih geoloških okoliščinah je velik del zemljišča pod vodstvom ameriškega urada za upravljanje zemljišč, ki je bil v pomoč raziskovalnim skupinam, in ga je speljala mreža tlakov, ki jih vzdržuje energetska družba, ki upravlja veliko oljnih zalog, ki odstranjujejo nafto z zrelega naftnega polja v regiji.

Vožnja do raziskovalnih mest iz Worlanda je približno 15 milj. Nameščeni so tako, da kar najbolje izkoristijo izpostavljenosti ležišč, odstranjenih v času PETM. Ustrezna stratigrafija se začne z osnovnimi sivimi, rjavimi in rumenimi naslagami, znanimi kot Fort Union Formation, ki so nastale v času paleocenske epohe tik pred časom PETM. To je bilo obdobje razmeroma stabilnih ravni ogljikovega dioksida v ozračju in toplega, zmernega podnebja, ki je zmernim in subtropskim rastlinam omogočalo, da rastejo vse bolj proti severu kot Wyoming. Paleocen je bil čas hitrega razvoja med sesalci, verjetno zato, ker so dinozavri že na začetku izumrli. Mnogi od teh zgodnjih sesalcev niso preživeli PETM ali začeli upadati raznolikost v tistem času.

PETM se je zgodil na začetku eocenske epohe pred približno 55 milijoni let in naj bi trajal okoli 200.000 let, kar je utripalo v geološki časovni lestvici. PETM je bil morda izbruhnjen z obdobjem intenzivnega vulkanizma, ki je ogreval podnebje, kar je povzročilo sproščanje dodatnega ogljika v ozračje iz virov, kot so kurjenje šotišč in premogov, ali nestabilnih hidranov metana v oceanskem dnu ( tam so zasedene velike količine močnega toplogrednega plina). Presenetljiva ugotovitev je, da se je v prvih 10.000 letih PETM hitro zgodilo dodajanje toplogrednih plinov. Ravni ogljikovega dioksida v atmosferi verjetno presegajo 1000 delov na milijon. Današnje ravni ogljika v atmosferi so 385 ppm, kar je več kot 100 ppm v primerjavi z najvišjimi ravnmi zadnjih 500.000 let, največji porast pa je prišel v zadnjih 150 letih industrializacije in intenzivne uporabe premoga in drugih goriv na osnovi ogljika. Visoke ravni ogljikovega dioksida zgodaj v PETM so se vzdržale od 80.000 do 100.000 let, nato pa še 90.000 let počasi upadale.

Aktivno prezračevanje mineralov v tleh, zlasti oksidacija (rjavenje) železovih spojin, je bilo povezano s PETM, verjetno kot posledica visokih temperatur in nihanj vodne mize zaradi sezonskega dežja. Fosilizirana obzorja tal dajejo stratigrafskemu stolpcu izrazito rdeče plasti. Barve so v veliko pomoč Scottu in njegovim sodelavcem, ki jih uporabljajo za sledenje ležišč na dolgih razdaljah in za povezavo zbirk fosilov z odmikanih kilometrov. Najbolj dramatična fosilna tla so v "Veliki rdeči sekvenci", nizu svetlo rdečih in vijoličnih slojev debeline približno 25 metrov, ki jih je mogoče opaziti z avtoceste. Velika rdeča je nastala med zadnjimi fazami PETM in tako beleži ohlajanje iz zelo toplih razmer zgodnjega in srednjega PETM. Najbolj zanimive so plasti pod Big Red in nad spodnjo tvorbo Fort Union, vendar Big Red služi njihovemu iskanju. Najstarejša od plasti PETM je prav tako rdečkasta in leži takoj nad tvorbo Fort Union. Debela je približno en do dva metra in odraža zgodnje faze PETM. To je bil prehodni čas, saj nas zanima, kako hitro se je podnebje spremenilo in kaj se je zgodilo, da bi dosegli ravnovesje k novemu podnebnemu režimu. Zgoraj navedeno zaporedje odraža daljše obdobje, verjetno od 90.000 do 100.000 let, in mu daje različne vzdevke, vključno z »coom kaosa« ali Scottovim najljubšim, »območje, ki se lomi vsega hudiča«. Siva je med 10 in 20 metrov debel in bogat vir fosilov, ki prikazuje obdobje drastičnih sprememb flore, favne in okolja. Ko gledamo na pobočja z visokogorja, so izmenično plasti rdeče in sive barve tako izrazite, da jih nekateri označujejo kot "bombonske črte."

Tri mesta, izbrana za moj obisk in terensko delo, odražajo strokovnost interdisciplinarne ekipe, ki sodeluje s Scottom. Geologi Mary Kraus z univerze v Koloradu v Boulderju in Francesca McInerney z univerze Northwestern v Chicagu se osredotočajo na fosilna tla in skalne stebre, ki pomagajo razvozlati okoljske spremembe in zagotavljajo kontekst najdenih fosilov. Njihove kemične analize kamnin pomagajo razvrstiti podnebne procese, ki so bili v delu PETM. Jon Bloch iz Prirodoslovnega muzeja Floride, je paleontolog vretenčarjev in išče informacije o sesalcih, ki so gostovali na tem območju, vključno s tistimi, ki so se pojavili med PETM. Nazadnje Scott in njegova ekipa delujejo na botanični strani knjige. Vsak od njih ima več univerzitetno skupino študentov, ki dela z njimi, vsi pa se pod težkimi pogoji trudijo, da bi bili del procesa odkritja.

North Butte Site

Dino črepinje po hribih, zajetih z žajbljenjem, po makadamskih cestah do mesta North Butte, kraja, kjer sta Mary in Francesca izbrala strmo pobočje, ki jim omogoča, da razkrijejo in raziščejo celoten stratigrafski profil od formacije Fort Union do konca PETM . Dostop do nemotenega materiala zagotavlja en meter globok jarek, ki ga je pridno izkopala ženska posadka fakultete in študentov. To preiskovalcem omogoča, da jasno vidijo prehod iz ene plasti v drugo, kar je pokazatelj spreminjajočih se podnebnih razmer. Iz kemičnih analiz vzorcev kamnin lahko sklepamo na izvor, čas nastanka in vzorec upadanja ogljika, ki je bil sproščen na začetku PETM. To temelji na razmerju stabilnih izotopov ogljika v različnih organskih materialih. Raziskovalci lahko tudi spremljajo spremembe v dejavnosti malih talnih živali in globino ukoreninjenja rastlin.

Do mesta Worland, Wyoming. (Smithsonian Institution) Sekretar Smithsoniana G. Wayne Clough je odpotoval v Worland, Wyo, da bi opazoval Scotta Winga in njegovo ekipo, ki so minirali najdene fosile. (Smithsonian Institution) Scott Wing poudarja rdeče in sive plasti, vidne v oddaljenih hribih. (Smithsonian Institution) Scott Wing in njegov Chevy Suburban iz leta 1970, Dino. (Smithsonian Institution) Wayne Clough sedi v središču ekipe, ki jo vodita Mary Kraus in Francesca McInerney na lokaciji North Butte. (Scott Wing) Smithsonijski sekretar G. Wayne Clough odkrije fosilne liste. (Scott Wing) Fosil palmovega lista iz obdobja paleocenske eocenske toplote. (Smithsonian Institution) Drobne fosilizirane čeljustne kosti prazgodovinskega konja (vrh) in prašiča. (Smithsonian Institution) Nazaj v baznem taboru se ekipe zbirajo in razpravljajo o ugotovitvah dneva. (Smithsonian Institution)

Caterpillar-ova invazija

Od mesta North Butte nas Dino po hribovskih cestah pripelje do Scottovega trenutnega mesta, znanega kot "Caterpillar Invasion", saj se je na dan, ko so ga odkrili, zasukalo z velikimi zelenimi gosenicami. Na srečo posadke so gosenice skrivnostno izpraznile prostore, preden so začele svoje delo. To mesto je bilo izbrano, ker njegovo pobočje omogoča dostop do odseka plasti "kaosa" PETM, ki je bogat z rastlinskimi fosili. Na pobočju je bil vkopan kamnolom, ki je izpostavil plast rjavega kamna, ki je odtrgal in izstopa na lopati v pestnih drobcih, ki ob previdnem cepljenju s kladivom pogosto daje rastlinski fosil. Ko smo prispeli, je sonce vroče in visoko, ekipa pa je že izkopala majhno množico primerkov, ki jih je Scott lahko pregledal. Scott pozorno posluša, ko vsak član ekipe razloži, za kaj verjame, da so ga našli, nato pa jih pregleda z ročnimi lečami in dolgoletnimi izkušnjami, da ugotovi, kaj v resnici obstaja. Scottovo navdušenje, ko pregleduje vsak del, spodbudi znanstvenike, ki se začenjajo ukvarjati, in občutek odkritja o tem, kaj bi vsaka najdba lahko dodala širši sliki, je navdušujoč.

Poskušal sem izkopati drobce in jih razbiti v upanju, da bom našel fosil. To se izkaže za vznemirljivo in ponižno izkušnjo. Tudi po najdbi šiva, da se skala odpre, lažni udarec lahko povzroči preboj čez posteljo in izgubo možnosti, da bi našli fosil. Na začetku izgubim več, kot zmagam, a s časom se začnem spopadati. Kmalu mladostniška ekipa vzpodbuja starodobnike, ko moji primerki vračajo prosojne listnate in cvetne fosile, ki so bili skriti pred pogledom že 55 milijonov let. Odkrijem več različnih primerkov, vključno s "vitkim", njihov vzdevek za sestavljeni list z podolgovatimi lističi, majhen sestavljeni list sorodnika drevesa mimoze in palmovega lista. Vsak od teh občutljivih drobcev priča o moči narave, da ustvarja z obilico, ki jo lahko le zadržujemo. Najdem tudi majhno okostje rib, ki mi pravi Scott, odlaganje fosilov v starodavnem ribniku. Med rastlinskimi fosili je "vitka" vrsta, ki je edinstvena za PETM, opažena le na treh od osmih najdišč fosilnih rastlin, ki so jih našli v tem časovnem obdobju. Je v družini Sapindaceae, ki vključuje drevo soapberry, javorje in zlato deževje. Palmova listnica in listi, podobni mimozi, so med drugim signali, da je bilo v času PETM na tem območju toplo vse leto, verjetno z izrazitim sušnim obdobjem, kot so deli suhih subtropskih Mehike ali Srednje Amerike danes.

Iskanje fosilov je vznemirljivo in nas spominja na kanček Smithsonijeve zgodovine. V začetku 20. stoletja je bil Smithsonian sekretar Charles D. Walcott, ugledni geolog in paleontolog. Znan je kot odkritelj skrilavca Burgess v Kanadi, nahajališča, ki vsebuje izjemno število in sorte fosilov zgodnjih morskih živali. Scott predlaga, da bi bila moja ugotovitev nekaj fosilov tega dne morda prvič, odkar je minister Walcott, da je Smithsonian sekretar našel fosil.

Po pregledu vseh fosilov, ki so jih našli v kamnolomu, Scott in njegova posadka začnejo skrben postopek zavijanja primerkov, da bi jih zaščitili med njihovo pošiljko nazaj v Smithsonian. Fosili bodo dostavljeni v Scottov laboratorij v Naravoslovnem muzeju, če bodo natančno pregledani in katalogizirani. Služili bodo kot pomoč pri nadaljnjih prizadevanjih za razrešitev podnebnih, vegetacijskih in ekoloških sprememb med PETM.

Spletna stran Picnic Hill

Naše zadnje mesto je tisto, ki ga delajo paleontologi vretenčarjev pod nadzorom Jona Blocha. Jon nas pozdravi na vrhu hriba s pogledom na njegovo mesto in deli dve najdbi dela dneva - delne čeljustne kosti z zobmi nedotaknjenih dveh majhnih sesalcev, ki sta živela v porečju Velikega roga med PETM. Fosili so značilni iz dveh razlogov: To so sesalci, ki so v Severno Ameriko prišli ali se razvijali med PETM, primitivni predniki konja in prašiča. Obe liniji sta se po prihodu blizu začetka PETM razširili in postali obilni, vendar je po 50 milijonih let konj v Novem svetu izumrl in ga niso ponovno uvedli, dokler se španski raziskovalci niso vrnili v 1500-ih letih. Oba sesalca sta bila zelo majhna, kar je odražalo trend med PETM. Konj morda ni bil večji od majhne mačke. Zdi se, da so se v obdobju visokih temperatur sesalci PETM razvili v manjše velikosti, da bi se bolje spopadli s potrebnim energijskim ravnovesjem med prehrano in rastjo.

Jona spremljamo do dna hriba, kjer se je njegova posadka razširila po območju in iskala fosile in druge dokaze. Kjer najdejo fosil ali celo delček le-tega, postavijo majhno zastavo in zabeležijo podatke o najdbi. Zastavo uporablja član posadke, ki s sistemom GPS dokumentira položaj fosila z natančnostjo podmeter. Podatki o lokaciji omogočajo skupini, da natančno pozna raven, iz katere prihaja vsak primerek, ključni element pri rekonstrukciji zaporednih sprememb na živalih s pomočjo PETM.

Sprehodimo se po mestu in se pogovarjamo z vsakim od članov posadke, mešanico mladih študentov in več visokimi znanstveniki iz drugih institucij, ki jih zanima delo, ki ga Jon opravlja in z veseljem pomagajo. Čeprav to mesto ne ustvarja veliko velikih, zgibnih okostij, vendar prinaša množico manjših drobcev kosti, sklepov in zob, pri čemer vsak, ko ga dodamo v večjo zbirko, pomaga pripovedovati zgodbo o PETM.

Ko dan mineva, Jon posadko sporoči, da je čas, da se vrneta v bazni tabor. Tudi po dolgem vročem sončnem dnevu se zdi, da posadka neradi odhaja - še en fosil bi lahko bil najpomembnejša najdba tega dne. V baznem taboru bodo prepoznali in katalogizirali svoje najdbe ter primerjali in razpravljali o rezultatih svojega dnevnega dela z ostalimi skupinami.

Bazni tabor

Delo na terenu se konča v baznem taboru, na mestu, ki ga je izbrala ekipa, ki bo osrednja za vsa mesta. To je dobro mesto, na boku hriba in zaščiteno pred vetrovi, vendar dovolj visoko, da si lahko privošči čudovit razgled na močno okolico. Vsak član posadke ostane v kampu, vključno z višjim osebjem. Scott mi sporoči, da pomaga pri stroških, ki znašajo približno 7 dolarjev na dan na osebo, prav tako pa omogoča, da celotna posadka razpravlja o svojem delu v noč. Vsi so utrujeni, a veseli nad doseženimi dnevi. Pečena enolončnica je pripravljena za večerjo in jo vsi uživajo z užitkom. Za hribom začne sonce zahajati sonce in zrak se močno ohladi. Mehkejša svetloba poznega popoldneva osvetljuje pobočja. Šest milj proti vzhodu je vidno North Butte, kjer Big Red izstopa v luči zahajajočega sonca kot opomin, zakaj smo tukaj.

Upoštevam svoje spremljevalce, da se naslednje jutro zgodaj zjutraj pripravim na vrnitev. Ostali bodo še en teden in zaključili letošnjo terensko ekspedicijo. To je bila vznemirljiva izkušnja, učenja in razodetja. V Washington se vrnem z globljim dojemanjem, kaj pomeni delati na terenu kot paleontolog - veselje do iskanja fosilov, navdušenje razlage, kaj govorijo o tem pomembnem dogodku, in kako po 55 milijonih let novega znanja o tem, kako deluje naš planet, izhaja iz študije njegove preteklosti.

Prav tako bolje cenim, kako pomembno je to delo. Sami se soočamo z obdobjem globalnega segrevanja s podobnim obsegom, vendar veliko večjo hitrostjo kot pri PETM. Še ne vemo, kakšna količina segrevanja lahko sproži sproščanje ogljika iz dodatnih rezervoarjev in ne vemo, ali lahko te izpuste upočasnimo ali zaustavimo, če se začnejo. Z razkritjem, kako se naš zapleten in medsebojno povezan planet spreminja s hitrim segrevanjem, lahko razumevanje tega, kar se je zgodilo pred 55 milijoni let, pomaga tistim od nas v našem času, da razumejo, s čim se lahko srečujemo v prihodnosti. Bitja, ki so obstajala v času PETM, niso vključevala šest milijard ljudi, toda lekcije, ki se jih naučimo iz opazovanja tistih davnih klimatskih in ekoloških sprememb, bodo verjetno v pomoč vsem nam in našim potomcem.

2. dan: Odkrivanje zgodovine Zemlje v porečju Bighorna