Fossielen en gesteentelagen

Het eerste skelet van Archaeopteryx, een bevederd dier met tanden en een benige staart, dook in 1861 op in Duitsland, twee jaar nadat de Origin was verschenen.

De meeste levende wezens verdwijnen spoorloos als ze doodgaan. Een fossiel ontstaat alleen als resten, of sporen zoals voetafdrukken, snel worden begraven en bewaard, meestal in sediment dat later tot gesteente verhardt. Harde delen zoals schelpen, botten en tanden blijven veel vaker bewaard dan zachte lichamen. Toch geven fossielen van over de hele wereld een overzicht van wat wanneer leefde, en ze laten zien dat de organismen van vroeger niet dezelfde waren als die van nu. Begraven worden helpt enorm: het fossielenbestand van de neanderthalers is ongewoon rijk, mede doordat neanderthalers hun doden begroeven.

De lagen lezen

Sediment zet zich af in lagen, bedden of strata genoemd, waarbij elke nieuwe laag op de vorige komt. Dat geeft de wet van superpositie: in een ongestoorde stapel is elk bed jonger dan de bedden eronder en ouder dan de bedden erboven. Een tweede regel gaat over gesteente dat door de lagen heen dringt. Een gang, een plaatvormige massa ooit gesmolten gesteente die dwars door de bedden snijdt, is jonger dan elk bed dat hij doorsnijdt en ouder dan elk bed dat over zijn top ligt. Geen van beide regels geeft een leeftijd in jaren. Ze geven een volgorde, en dat heet relatieve datering.

Sommige fossielen zijn bijzonder goede klokken. Een gidsfossiel hoort bij een soort organisme dat maar een beperkte tijd in de geologische geschiedenis leefde maar wijdverbreid was. Als je het in een gesteente in het ene land vindt en in een ander gesteente ver weg, weten geologen dat de twee gesteenten ongeveer tegelijk zijn gevormd. Gidsfossielen zijn gekoppeld aan de relatieve tijdschaal, met zijn benoemde perioden zoals het Cambrium, het Devoon en het Jura.

Leeftijden in jaren

Getallen in jaren komen van radioactieve atomen, die in een vast tempo vervallen. De halveringstijd is de tijd die nodig is voordat de helft van de moederatomen in een monster is vervallen. De U.S. Geological Survey noemt uranium-238, dat lood-206 wordt met een halveringstijd van 4.5 miljard jaar, en kalium-40, dat argon-40 wordt met een halveringstijd van 1.3 miljard jaar. Deze trage klokken dateren oud vulkanisch gesteente, zoals een lavastroom of een gang tussen fossielhoudende bedden. Koolstof-14 heeft een halveringstijd van 5730 jaar. Levende wezens nemen het op zolang ze leven, dus het dateert hout, bot en schelp uit het recentere verleden. Na één halveringstijd is de helft van de moederatomen over, na twee een kwart, na drie een achtste. Zo gemeten is de aarde ongeveer 4.5 miljard jaar oud, en meer dan 80 procent van die tijd verstreek voordat complex leven in het gesteente verschijnt.

Fossielen tussen groepen in

Darwins theorie voorspelt dat er af en toe fossielen zouden opduiken met een mengeling van kenmerken van twee groepen. Archaeopteryx leefde in het Laat-Jura, 149 tot 145 miljoen jaar geleden, in het huidige Duitsland. Het eerste skelet werd in 1861 gevonden en het Natural History Museum in Londen kocht het in 1862; het staat daar nog steeds tentoongesteld als het exemplaar van Londen. Het had brede bevederde vleugels als een vogel, maar ook scherpe tanden en een lange benige staart. Tegenwoordig beschouwen wetenschappers vogels als één overgebleven tak van de dinosauriërs. Tiktaalik roseae is een ander voorbeeld. Het is een vis van 375 miljoen jaar oud, in 2004 gevonden op Ellesmere Island in het Canadese Noordpoolgebied, met botten en gewrichten in zijn voorvinnen. Volgens het team van de University of Chicago dat hem vond, leefde hij ongeveer 12 miljoen jaar voor de eerste viervoetige dieren en laat hij zien dat kenmerken van viervoeters bij een vis verschijnen. Het team zocht er met opzet naar, in gesteente van de juiste leeftijd dat ooit ondiepe beken was geweest.