Окаменелости и слои горных пород

Первый скелет археоптерикса, оперённого животного с зубами и костным хвостом, нашли в Германии в 1861 году, через два года после выхода «Происхождения видов».

Большинство живых существ после смерти исчезают без следа. Окаменелость образуется, только если останки или следы, например отпечатки лап, быстро погребены и сохранились, обычно в осадке, который потом затвердевает в горную породу. Твёрдые части, такие как раковины, кости и зубы, сохраняются гораздо чаще мягких тел. И всё же окаменелости со всего мира дают летопись того, кто и когда жил, и показывают, что организмы прошлого были не такими, как нынешние. Погребение очень помогает: ископаемая летопись неандертальцев необычайно богата отчасти потому, что неандертальцы хоронили своих умерших.

Чтение слоёв

Осадок откладывается слоями, которые называют пластами, и каждый новый слой ложится поверх предыдущего. Отсюда закон напластования: в ненарушенной толще каждый пласт моложе пластов под ним и старше пластов над ним. Второе правило касается породы, которая прорывается сквозь слои. Дайка, пласт когда-то расплавленной породы, который пересекает слои, моложе каждого пересечённого ею слоя и старше любого слоя, лежащего поверх неё. Ни одно из правил не даёт возраста в годах. Они дают последовательность, и это называется относительной датировкой.

Некоторые окаменелости служат особенно хорошими часами. Руководящая окаменелость принадлежит к группе организмов, которая существовала лишь ограниченный отрезок геологического времени, но была широко распространена. Если найти её в породе в одной стране и в другой породе далеко оттуда, геологи понимают, что обе породы образовались примерно в одно время. Руководящие окаменелости привязаны к относительной шкале времени с её названными периодами, например кембрийским, девонским и юрским.

Возраст в годах

Числа в годах дают радиоактивные атомы, которые распадаются с постоянной скоростью. Период полураспада равен времени, за которое распадается половина исходных атомов в образце. Геологическая служба США приводит уран-238, который превращается в свинец-206 с периодом полураспада 4.5 миллиарда лет, и калий-40, который превращается в аргон-40 с периодом полураспада 1.3 миллиарда лет. Эти медленные часы датируют древние вулканические породы, например лавовый поток или дайку между пластами с окаменелостями. Период полураспада углерода-14 равен 5730 годам. Живые организмы поглощают его, пока живы, поэтому он датирует древесину, кости и раковины из более недавнего прошлого. Через один период полураспада остаётся половина исходных атомов, через два четверть, через три восьмая часть. По таким измерениям возраст Земли около 4.5 миллиарда лет, и больше 80 процентов этого времени прошло до того, как в породах появляется сложная жизнь.

Окаменелости между группами

Теория Дарвина предсказывает, что время от времени должны находиться окаменелости со смесью признаков двух групп. Археоптерикс жил в позднеюрскую эпоху, от 149 до 145 миллионов лет назад, на территории нынешней Германии. Первый скелет нашли в 1861 году, а в 1862 году его купил Музей естествознания в Лондоне; он до сих пор выставлен там как лондонский экземпляр. У археоптерикса были широкие оперённые крылья, как у птицы, но также острые зубы и длинный костный хвост. Сегодня учёные считают птиц одной из уцелевших ветвей динозавров. Ещё один пример представляет Tiktaalik roseae. Это рыба возрастом 375 миллионов лет, найденная в 2004 году на острове Элсмир в канадской Арктике, с костями и суставами внутри передних плавников. По данным команды Чикагского университета, которая её нашла, тиктаалик жил примерно за 12 миллионов лет до первых четвероногих животных и показывает, как у рыбы появляются признаки четвероногих. Команда искала его целенаправленно, в породах нужного возраста, которые когда-то были мелкими ручьями.