Fossili e strati di roccia

Il primo scheletro di Archaeopteryx, un animale piumato con denti e coda ossea, venne alla luce in Germania nel 1861, due anni dopo la pubblicazione di On the Origin of Species.

Quasi tutti gli esseri viventi scompaiono senza lasciare traccia quando muoiono. Un fossile si forma solo se i resti, o tracce come le impronte, vengono sepolti in fretta e si conservano, di solito in sedimenti che in seguito diventano roccia. Le parti dure come conchiglie, ossa e denti si conservano molto più spesso dei corpi molli. Eppure i fossili di tutto il mondo raccontano che cosa viveva e quando, e mostrano che gli organismi del passato non erano uguali a quelli di oggi. La sepoltura aiuta molto: la documentazione fossile dei Neanderthal è insolitamente ricca anche perché i Neanderthal seppellivano i loro morti.

Leggere gli strati

I sedimenti si depositano a strati, uno sopra l'altro, e ogni nuovo strato copre il precedente. Da qui nasce il principio di sovrapposizione: in una serie non disturbata, ogni strato è più recente di quelli sottostanti e più antico di quelli soprastanti. Una seconda regola riguarda la roccia che attraversa gli strati. Un dicco, una lastra di roccia un tempo fusa che taglia gli strati, è più recente di tutti gli strati che taglia e più antico di qualsiasi strato che lo ricopre. Nessuna delle due regole dà un'età in anni. Danno un ordine, e questo si chiama datazione relativa.

Alcuni fossili sono orologi particolarmente buoni. Un fossile guida appartiene a un tipo di organismo vissuto solo per un periodo limitato del tempo geologico, ma molto diffuso. Se lo si trova in una roccia di un paese e in un'altra roccia lontana, i geologi sanno che le due rocce si sono formate più o meno nello stesso periodo. I fossili guida sono legati alla scala dei tempi relativa, con periodi che hanno un nome, come il Cambriano, il Devoniano e il Giurassico.

Età in anni

Le età in anni si ricavano dagli atomi radioattivi, che decadono a ritmo costante. Il tempo di dimezzamento è il tempo necessario perché decada metà degli atomi dell’isotopo padre di un campione. Lo U.S. Geological Survey indica l'uranio-238, che diventa piombo-206 con un tempo di dimezzamento di 4.5 miliardi di anni, e il potassio-40, che diventa argon-40 con un tempo di dimezzamento di 1.3 miliardi di anni. Questi orologi lenti servono a datare rocce vulcaniche antiche, come una colata di lava o un dicco tra strati fossiliferi. Il carbonio-14 ha un tempo di dimezzamento di 5730 anni. Gli esseri viventi lo assorbono finché sono in vita, quindi permette di datare legno, ossa e conchiglie di un passato più recente. Dopo un tempo di dimezzamento resta metà degli atomi dell’isotopo padre, dopo due un quarto, dopo tre un ottavo. Misurata così, la Terra ha circa 4.5 miliardi di anni, e oltre l'80 percento di questo tempo era già trascorso prima che nelle rocce comparisse la vita complessa.

Fossili a metà tra due gruppi

La teoria di Darwin prevede che, di tanto in tanto, compaiano fossili con un misto di caratteri di due gruppi. Archaeopteryx visse nel Giurassico superiore, tra 149 e 145 milioni di anni fa, nell'attuale Germania. Il primo scheletro fu trovato nel 1861 e il Natural History Museum di Londra lo acquistò nel 1862; è ancora esposto lì con il nome di esemplare di Londra. Aveva ampie ali piumate come un uccello, ma anche denti aguzzi e una lunga coda ossea. Oggi gli scienziati considerano gli uccelli un ramo sopravvissuto dei dinosauri. Tiktaalik roseae è un altro esempio. È un pesce di 375 milioni di anni fa, trovato nel 2004 sull'isola di Ellesmere, nell'Artide canadese, con ossa e articolazioni all'interno delle pinne anteriori. Secondo il gruppo dell'Università di Chicago che lo scoprì, visse circa 12 milioni di anni prima dei primi animali a quattro zampe e mostra caratteri dei tetrapodi che compaiono in un pesce. Il gruppo lo cercò di proposito, in rocce dell'età giusta, nate un tempo in torrenti poco profondi.