Mining for Gigantic Fossil Snakes
för forskare som är intresserade av hur världen såg ut och kändes för miljontals år sedan är kolgruvor lika bra som det blir. Medan kol kan vara en stor boven i den globala uppvärmningen, det finns ingen plats som en kolgruva för att studera klimatförändringar i det förflutna och dess sannolika effekter på vår egen värld. Gruvföretag vet detta, och av någon anledning, vare sig det är bra medborgarskap eller helt enkelt bra PR, lånar de ofta paleontologer en hand.
Tänk, till exempel, Cerrej Aubbin, en enorm uppsättning av dagbrott kolgruvor i norra Colombia nära Den karibiska kusten. Groparna är enorma, cirkulära, moonscape ärr i jorden med shaley sluttningar som dumpar avrinningsvatten i gröna Krater sjöar där ingen växt vågar växa och ingen fågel vågar simma. Ibland kollapsar dynamit en del av den omgivande väggen, och enorma kranar samlar kolet medan metanbränder belch från sprickor i klipporna högt ovanför.
men det finns något annat. Skifferbackarna vid Cerrej U. S. har bevarat fossilregistret för ett helt tropiskt ekosystem som det fanns för 58 miljoner år sedan. Genom att titta på fossilerna kan paleontologer berätta hur det gamla klimatet vid Cerrej Aubbign var (varmare och våtare än det är idag) och hur lövverket var (väldigt frodigt och liknar dagens Amazonas djungel). Djuren var enorma. Cerrej aubbign hade flodsköldpaddor med skal storleken på köksbord som kunde sitta sex, och högst upp i livsmedelskedjan var Titanoboa cerrejonensis, en 45-fots, 2500 Pund orm. Titanoboa var ett riktigt flodmonster – den största ormen som någonsin funnits, och ungefär fem gånger storleken på Amazonas anaconda, den största ormen som lever idag.
vad kolet visar är att Cerrej Acubern producerade dessa jättevarelser vid en tidpunkt då de genomsnittliga omgivningstemperaturerna i tropikerna var i de höga 80-talet, cirka sex grader varmare än idag och ungefär lika varma som temperaturer kan vara utan att riskera en massiv die-off. Ändå blomstrade Titanoboa och skogen där den bodde.
och vad kolbrytning ger dig är tillgång till en sådan plats. Cerrej är det enda kompletta antika tropiska ekosystemet som är tillgängligt för studier. Vi kan anta att det finns gott om fossiler i tropikerna, men de är begravda i djungeln någonstans mitt i ingenstans. Universitetsbidrag kan inte betala för stora utgrävningar på spec, men kolföretag kommer, eftersom kol är väl värt investeringen.
och eftersom paleontologer och kolföretag har känt i minst ett sekel att gruvorna är skattkistor av forntida hemligheter, har många företag personalforskare som letar efter ovanliga formationer och varnar undersökningar när de hittar något bra. När jag för några år sedan reste till Cerrej för ett par år sedan, det multinationella företaget som driver det, Carbones del Cerrej för ett par år sedan. gjorde så mycket som möjligt för att hjälpa till att besöka paleontologer, tillhandahålla allt från hårda hattar till radioutrustade lastbilsförare som visste när dynamiten var redo att gå och var man skulle söka skydd när det hände.
kolavlagringar är komprimerade torvmossar som började som torra tropiska skogar. Temperaturen blir kallare i den tidiga fasen av en naturlig klimatcykel, och polarisar expanderar och havsnivån sjunker. När cykeln börjar förändras har isen ännu inte nått sin maximala utsträckning, men regn ökar i lägre breddgrader och förändrar den torra skogen till träsk. Isen värmer men smälter inte omedelbart. När det gör det händer det snabbt och dramatiskt, vilket orsakar kraftiga stigningar i havsnivån. Saltvatten översvämmer träsket, skogen dör, lera, silt och sand tappar ner allt och kol bildas. Sedan börjar cykeln igen.
de goda grejerna-sporer, frön, pollen, cellväggar och ben—finns inte bara i själva kolet utan i lagren av sedimentär sten på golvet och taket på varje kolfyndighet. Tänk på lagren som en smörgås: kolet är fyllningen och de sedimentära skikten är brödet. Den nedre delen visar oss vad som fanns i skogen när cykeln började; den övre delen har allt som fanns där när skogen dog. Varje cykel, känd som en “cyklotem”, varar cirka 100 000 till 400 000 år, beroende på var den är.
det finns inget på jorden bättre än en kolgruva för att analysera gamla ekosystem. Informationen i kolet är” så tät “med tanke på den komprimerade volymen av vegetation, konstaterar Illinois State Geological Survey geolog Scott Elrick,” att det går med utan att säga att du kommer att ha en enorm fossil närvaro.”
Elrick är en del av ett informellt nätverk av forskare som övervakar kolbrytning i hela USA och världen för möjligheter att studera nya skikt när de utsätts. 2006 upptäckte Elrick och en kollega fyra kvadratkilometer fossil skog i taket på Peabody Energys tunnelgruva Vermilion Grove i östra Illinois, bevarad elegant för 306 miljoner år sedan när en serie jordbävningar tillät havet att begrava hela skogen i en enda katastrofal händelse.
att utforska kolgruvor kan vara ett brådskande åtagande, för fossilerna, som en gång avslöjats, dröj inte kvar. När Peabody var klar med att bryta en sektion av kolsöm vid Vermilion Grove, satte företaget trådstängsel mot taket för att hålla lösa bitar av skiffertaket från att falla till tunnelgolvet. Forskare behövde ta med ficklampor, ta bilder, Samla prover och lämna innan formationen smulnade bort.
den goda nyheten är att kolvetenskap är en förnybar resurs. När den gamla formationen är borta avslöjas en helt ny fossil exponering. På Cerrej Usbi skär tropiska regn varje vår och sommar enorma erosionskanaler i skiffer och lersten och skickar fossiler och ben till en vattnig grav i kratern långt nedanför. Men i November kan forskare hitta en helt ny uppsättning skelettrester som torkar i solen.
de fossila växterna och djuren berättar mycket för forskare om hur den förhistoriska världen var under varje glacial cykel. Men forskare tar analysen ett steg längre. Global uppvärmning och kylning sker delvis som ett resultat av periodiska förändringar i jordens orientering under omloppsbana. Men uppvärmningstrenderna åtföljs av dramatiska stigningar i atmosfärisk koldioxid. Nyckelfrågan—för vår tid-är om CO2 är föraren.
kol är “organiskt klimat”, säger paleoklimatologen Isabel Montanez från University of California-Davis. “Det berättar när det var vått och när det var torrt.”Och KOL kan vara ett verktyg för att rekonstruera atmosfärisk CO2 vid särskilda geologiska ögonblick. “Det är en miljömätsticka,” sa Montanez, ” som gör att jag kan knyta havsnivån till CO2 i atmosfären till kontinentalt klimat.”
Montanez håller kontakten med Elrick och andra nätverksmedlemmar för att hitta var man ska utforska nästa. Under de senaste två åren har hon analyserat fossil växtstomata – porerna genom vilka växter absorberar CO2 de behöver för fotosyntes. Hennes prover kommer från kolgruvor i många delar av världen; mycket av det senaste arbetet har gjorts i Donets Basin, i Ukraina. De “saker på botten” av en kol söm är svansen slutet av en istiden, hon sa. Koldioxiden är låg och växterna har “mycket mer stomata” för att få vad de behöver. “Ovanför kolet finns det färre och färre stomata,” tillade hon.
det är då CO2 är på sina högsta nivåer-och när när översvämningarna kommer. Sedan dör allt i träskarna eller tvättas ut till havet där plankton suger upp allt löst kol och atmosfärisk CO2 störtar igen.
så vad betyder detta för oss idag? Ganska mycket, det visar sig. Jorden är i en “interglacial” period just nu. Koldioxid stiger och planeten värms upp. Isen smälter, den polära permafrosten och tundran Tina ut, mikrober på land har sin egen fest av död vegetation och börjar avge metan—en kraftfull växthusgas—i tillräckligt stora mängder för att öka uppvärmningen.
kolet berättar för oss att det i sig inte finns något ovanligt med klimatförändringar, “och när vi berättar för människor om det, tror de att eftersom det är en naturlig process behöver de inte oroa sig för CO2-utsläpp, säger Montanez. “Men det vi gör är inte naturligt.”Den naturliga cykeln tar flera hundra tusen år. Växter och djur har tid att utvecklas. Med de atmosfäriska förändringar som sker i dessa dagar, dock, denna cykel kan hända i århundraden. Många växter och critters kommer inte att ha tillräckligt med tid att anpassa sig.
kolet berättar också att när atmosfärisk CO2 stiger, accelererar uppvärmningseffekten. Lägg till autoutsläpp och avgaser från koleldade kraftverk för en extra skott av CO2, och det är som att spika stansen. “Det kommer att göra en stor skillnad, det råder ingen tvekan om det,” sa Montanez. “Frågan är när.”
