Fosil dan lapisan batuan

Kerangka pertama Archaeopteryx, hewan berbulu yang bergigi dan berekor tulang, ditemukan di Jerman pada tahun 1861, dua tahun setelah buku Origin terbit.

Sebagian besar makhluk hidup lenyap tanpa jejak setelah mati. Fosil hanya terbentuk jika sisa tubuh, atau jejak seperti tapak kaki, cepat terkubur dan terawetkan, biasanya di dalam sedimen yang kemudian mengeras menjadi batuan. Bagian keras seperti cangkang, tulang, dan gigi jauh lebih sering bertahan daripada tubuh yang lunak. Meski begitu, fosil dari seluruh dunia memberi catatan tentang apa yang hidup pada masa tertentu, dan fosil menunjukkan bahwa organisme masa lalu tidak sama dengan organisme masa kini. Penguburan sangat membantu: catatan fosil Neanderthal luar biasa kaya, sebagian karena Neanderthal menguburkan jenazah mereka.

Membaca lapisan

Sedimen mengendap berlapis-lapis, yang disebut lapisan atau strata, dan setiap lapisan baru berada di atas lapisan sebelumnya. Dari situ muncul hukum superposisi: pada tumpukan yang tidak terganggu, setiap lapisan lebih muda daripada lapisan di bawahnya dan lebih tua daripada lapisan di atasnya. Aturan kedua berlaku untuk batuan yang menerobos lapisan. Korok (dike), lembaran batuan yang dulu cair dan memotong lapisan, lebih muda daripada setiap lapisan yang dipotongnya dan lebih tua daripada lapisan mana pun yang menutupi bagian atasnya. Kedua aturan ini tidak memberi umur dalam tahun. Keduanya memberi urutan, yang disebut penanggalan relatif.

Beberapa fosil menjadi penunjuk waktu yang sangat baik. Fosil indeks berasal dari jenis organisme yang hidup hanya dalam rentang waktu geologi yang terbatas, tetapi tersebar luas. Jika fosil itu ditemukan di batuan di satu negara dan di batuan lain yang jauh, ahli geologi tahu bahwa kedua batuan itu terbentuk pada waktu yang kurang lebih sama. Fosil indeks dikaitkan dengan skala waktu relatif, dengan periode-periode bernama seperti Kambrium, Devon, dan Jura.

Umur dalam tahun

Angka dalam tahun berasal dari atom radioaktif, yang meluruh dengan laju tetap. Waktu paruh adalah waktu yang diperlukan agar separuh atom induk dalam sampel meluruh. Survei Geologi Amerika Serikat (USGS) mencantumkan uranium-238, yang menjadi timbal-206 dengan waktu paruh 4.5 miliar tahun, dan kalium-40, yang menjadi argon-40 dengan waktu paruh 1.3 miliar tahun. Jam yang lambat ini dipakai untuk menentukan umur batuan vulkanik tua, misalnya aliran lava atau korok di antara lapisan berfosil. Karbon-14 memiliki waktu paruh 5730 tahun. Makhluk hidup menyerapnya selama masih hidup, sehingga karbon-14 dipakai untuk menentukan umur kayu, tulang, dan cangkang dari masa yang lebih baru. Setelah satu waktu paruh, atom induk tersisa separuh; setelah dua, seperempat; setelah tiga, seperdelapan. Dengan cara ini, umur Bumi sekitar 4.5 miliar tahun, dan lebih dari 80 persen waktu itu berlalu sebelum kehidupan kompleks muncul di batuan.

Fosil yang berada di antara kelompok

Teori Darwin meramalkan bahwa sesekali akan ditemukan fosil dengan campuran ciri dari dua kelompok. Archaeopteryx hidup pada Jura Akhir, 149 hingga 145 juta tahun lalu, di wilayah yang sekarang menjadi Jerman. Kerangka pertamanya ditemukan pada tahun 1861, dan Natural History Museum di London membelinya pada tahun 1862; kerangka itu masih dipamerkan di sana sebagai spesimen London. Archaeopteryx punya sayap lebar berbulu seperti burung, tetapi juga gigi tajam dan ekor bertulang yang panjang. Kini para ilmuwan memandang burung sebagai salah satu cabang dinosaurus yang masih bertahan. Tiktaalik roseae adalah contoh lain. Ikan berumur 375 juta tahun ini ditemukan pada tahun 2004 di Pulau Ellesmere di Arktik Kanada, dengan tulang dan sendi di dalam sirip depannya. Menurut tim Universitas Chicago yang menemukannya, Tiktaalik hidup sekitar 12 juta tahun sebelum hewan berkaki empat pertama dan memperlihatkan ciri tetrapoda yang muncul pada seekor ikan. Tim itu sengaja mencarinya, di batuan dengan umur yang tepat yang dulunya merupakan sungai dangkal.