2.9: Викопні докази історії життя на землі
- Page ID
- 2798
Найбільш ранній період в історії Землі відомий як Хадеан, після Аїда, грецького бога мертвих. Хадеан визначається як період між походженням Землі аж до першого появи життя. Скам'янілості є нашим єдиним прямим доказом того, коли життя з'явилося на Землі. Вони знаходяться в осадовій породі, яка є породою, що утворюється, коли дрібні частинки бруду, піску або пилу поглинули організм, перш ніж його можуть з'їсти інші організми. Мисливці за скам'янілостями (палеонтологи) не шукають скам'янілості випадковим чином, а використовують геологічну інформацію для виявлення відходів осадових порід конкретного віку, який вони вивчають, щоб направити їх на дослідження.
геологи визнали, що скам'янілості конкретних типів були пов'язані з породами певного віку. Ця кореляція була настільки міцною, що породи могли бути точно датовані на основі типів скам'янілостей, які вони містять. У той же час, особливо у світі, який містить молодих земних креаціоністів, які стверджують, що Земля утворилася менше ~ 10 000 років тому, варто пам'ятати як про взаємопов'язаність наук, так і про те, що геологи не покладаються виключно на скам'янілості на сьогоднішній день гірські породи. Це частково тому, що багато видів гірських порід не містять скам'янілостей. Невикопний підхід до датування порід заснований на фізиці ізотопної стійкості та хімії атомних взаємодій. Він використовує радіоактивний розпад елементів з ізотопами з тривалим періодом напіврозпаду, таких як 235 Ur (уран), який розпадається на 207 Pb (свинець) з періодом напіврозпаду ~ 704 мільйонів років і 238 Ur, який розпадається на 206 Pb з періодом напіврозпаду ~ 4.47 мільярда років. Оскільки ці два ізотопи Pb, здається, утворюються лише через розпад Ur, співвідношення ізотопів Ur і Pb можна використовувати для оцінки віку породи, припускаючи, що вона спочатку містила Ur.
Для того, щоб використовувати достатку ізотопів, щоб точно дати породи, дуже важливо, щоб всі атоми в мінералі, виміряні залишалися там, щоб жоден не змивався або не був. Оскільки Ur і Pb мають різні хімічні властивості, це може бути проблемою в деяких видах мінералів. Тим не менш, з обережністю та використанням гірських порід, які містять хімічно інертні мінерали, такі як циркони, цей метод можна використовувати для вимірювання віку порід з точністю до ~ 1% або краще. Ці та інші види доказів підтверджують знаменитий диктум Джеймса Хаттона (1726-1797) про те, що Земля давня, «без залишків початку, немає перспективи кінця». 46 Зараз ми знаємо, що це твердження не є точним; хоча Земля дуже і дуже стара мала початок, вона об'єдналася приблизно близько 5 мільярдів років тому, і вона зникне, коли сонце розшириться і поглине її приблизно через ~ 5,5 мільярдів років. 47
Тепер повернемося до скам'янілостей. Існує багато видів скам'янілостей. Хімічні скам'янілості - це молекули, які, наскільки нам відомо, природним чином виробляються лише за допомогою біологічних процесів. 48 Їх присутність у стародавній скелі означає, що живі організми були присутні в той час, коли утворилася скеля. Хімічні скам'янілості вперше з'являються в гірських породах віком від ~ 3,8 до ~ 3,5 х 10 9 років. Що робить хімічні скам'янілості проблематичними, полягає в тому, що можуть існувати небіологічні, але в даний час невиявлені або невизнані механізми, які могли б їх спричинити, тому ми повинні бути обережними у наших висновках.
Переходячи від молекулярного до фізичного, є те, що відомо як сліди скам'янілостей. Вони можуть бути тонкими або очевидними. Організми можуть оселитися на бруді або піску і справляти враження. Зариваються і ковзають тварини роблять тунелі або порушують поверхневі шари. Листя і нерухомі організми можуть залишати враження. Ходячі тварини можуть залишати сліди в піску, бруді або попелі. Як це відбувається? Якщо земля покрита, стиснута та перетворена на скелю, ці різні види вражень можуть стати скам'янілостями. Пізніше ерозія може потім виявити ці скам'янілості. Наприклад, якщо ви живете поблизу Моррісона, штат Колорадо, ви можете відвідати скелю, відому як хребет динозаврів, і побачити сліди викопних динозаврів; там можуть бути подібні приклади поблизу того місця, де ви живете.
Ми можемо багато чому навчитися з слідів скам'янілостей, вони можуть виявити загальну форму організму або його здатність рухатися або рухатися певним чином. Щоб рухатися, організм повинен мати якусь м'язову або альтернативну систему рухливості і, ймовірно, якусь нервову систему, яка може інтегрувати інформацію і виробляти скоординовані рухи. Рух також говорить про те, що організми, які зробили слід, мали щось на зразок голови і хвоста. Тунельні організми, ймовірно, мали місяць, щоб проковтнути осад, подібно до сьогоднішніх дощових черв'яків - вони були хижаками, харчуючись мікробом, який вони знайшли в грязі.
Окрім слідів скам'янілостей, існує також тип скам'янілостей, про які думає більшість людей, які відомі як структурні скам'янілості, а саме мінералізовані залишки твердих частин організмів, таких як зуби, луска, оболонки або кістки. Оскільки організми розвивали тверді частини, скам'янілість, особливо організмів, що живуть у середовищах, де вони могли бути поховані в осад, перш ніж бути розчленованими та знищеними хижаками або мікробами, стала більш імовірною.
На жаль для нас (як вчених), багато і, можливо, більшість видів організмів не залишають сліду, коли вони гинуть, частково тому, що вони живуть в місцях, де скам'янілість рідкісна або неможлива. Тварини, які живуть в лісових масивах, наприклад, рідко залишають скам'янілості. Відсутність скам'янілостей для певного типу організмів не означає, що ці типи організмів не мають довгої історії, скоріше це означає, що умови, де вони жили та гинули, або структура їх тіла не сприяють скам'янілості. Багато типів живих організмів взагалі не мають викопних записів, хоча, як ми побачимо, є молекулярні докази того, що вони виникли десятки-сотні мільйонів років тому.