Mittwoch, 15. Juli: Wetter, 62 Grad und sonnig um 7 Uhr
Ein bildschöner Tag, um sich ins Feld zu wagen. Wir begeben uns zuerst zum Lebensmittelgeschäft, um Proviant für das Mittagessen und viel Wasser zu besorgen, was bei trockenem Klima und der Hitze des Tages dringend benötigt wird. Scott erklärt, dass wir drei Standorte besuchen werden, an denen Teams arbeiten, um das PETM und seine Folgen aus verschiedenen Perspektiven zu untersuchen. Er und seine Kollegen betrachten dieses Gebiet als ideal für ihre Arbeit, da die tiefen Sedimentablagerungen des Beckens das stratigraphische Profil der Zeit bis zum paläozänen Eozän-Thermalmaximum oder PETM, dem PETM selbst und den darauf folgenden Jahren erfassen. Die Gesteinsschichten in diesem großen Becken sind seitlich nach innen geneigt und in der Mitte relativ horizontal, aber die regionale Anhebung hat in den letzten Millionen Jahren erneut die Kraft der Erosion verloren und tiefe Schluchten und Täler geschnitzt, die PETM - Gesteine freilegen und die Forscher, um die Fossilien und andere Beweise zu finden, die sie suchen. Abgesehen von den günstigen geologischen Bedingungen wird ein Großteil des Landes vom US - amerikanischen Bureau of Land Management verwaltet, das den Forschungsteams behilflich war, und es wird von einem Schotterstraßennetz durchzogen, das von einem Energieunternehmen unterhalten wird, das das viele Ölwinden, die Öl aus dem reifen Ölfeld in der Region entfernen.
Die Fahrt von Worland zu den Forschungsgebieten dauert ungefähr 24 km. Sie sind so angeordnet, dass die Exposition der während der PETM-Zeit abgelegten Betten optimal genutzt werden kann. Die relevante Stratigraphie beginnt mit den zugrundeliegenden grauen, braunen und braunen Lagerstätten, die als Fort Union Formation bekannt sind und sich während des Paläozäns kurz vor der Zeit des PETM gebildet haben. Dies war eine Zeit relativ stabiler Kohlendioxidgehalte in der Atmosphäre und eines warmen, gemäßigten Klimas, das es gemäßigten und subtropischen Pflanzen ermöglichte, bis nach Wyoming zu wachsen. Das Paläozän war eine Zeit der raschen Entwicklung bei Säugetieren, wahrscheinlich weil die Dinosaurier zu Beginn ausgestorben waren. Viele dieser frühen Säugetiere überlebten die PETM nicht oder begannen zu dieser Zeit, an Vielfalt zu verlieren.
Das PETM trat zu Beginn des Eozäns vor etwa 55 Millionen Jahren auf und hat nach Schätzungen eine Dauer von etwa 200.000 Jahren, ein Augenblick, der im Auge der geologischen Zeitskala liegt. Das PETM wurde möglicherweise durch einen Zeitraum intensiven Vulkanismus ausgelöst, der das Klima erwärmte und zur Freisetzung von zusätzlichem Kohlenstoff in die Atmosphäre aus Quellen wie brennenden Torfmooren und Kohleböden oder instabilen Methanhydraten im Meeresboden führte ( große Mengen des starken Treibhausgases Methan werden dort gebunden). Die überraschende Erkenntnis ist, dass die schnellste Zugabe von Treibhausgasen in den ersten 10.000 Jahren des PETM erfolgte. Der Kohlendioxidgehalt in der Atmosphäre liegt wahrscheinlich über 1.000 ppm. Der heutige atmosphärische Kohlenstoffgehalt beträgt 385 ppm und liegt damit um mehr als 100 ppm über dem höchsten Wert der letzten 500.000 Jahre. Der größte Anstieg ist in den letzten 150 Jahren der Industrialisierung und des intensiven Einsatzes von Kohle und anderen kohlenstoffbasierten Brennstoffen zu verzeichnen. Die hohen Kohlendioxidgehalte zu Beginn des PETM wurden für mehr als 80.000 bis 100.000 Jahre aufrechterhalten und gingen danach für weitere 90.000 Jahre langsam zurück.
Die aktive Verwitterung von Bodenmineralien, insbesondere die Oxidation (Rosten) von Eisenverbindungen, war mit dem PETM verbunden, wahrscheinlich aufgrund von hohen Temperaturen und Schwankungen des Grundwasserspiegels, die durch saisonalen Regen verursacht wurden. Die versteinerten Bodenhorizonte verleihen der stratigraphischen Säule deutliche rote Schichten. Die Farben sind eine wichtige Hilfe für Scott und seine Kollegen, die sie verwenden, um die Betten über große Entfernungen zu verfolgen und Fossiliensammlungen von Orten zu korrelieren, die kilometerweit voneinander entfernt sind. Die dramatischsten fossilen Böden befinden sich in der „Big Red Sequence“, einer Reihe hellroter und violetter Schichten mit einer Dicke von etwa 25 Metern, die von der Autobahn aus gut zu erkennen sind. Big Red wurde in den letzten Stadien des PETM gebildet und zeichnet so die Abkühlung von den sehr warmen Bedingungen des frühen und mittleren PETM auf. Es sind die Schichten unter Big Red und über der darunter liegenden Fort Union-Formation, die am meisten von Interesse sind, aber Big Red dient dazu, sie zu lokalisieren. Die älteste der PETM-Schichten ist ebenfalls rötlich und liegt unmittelbar über der Fort Union-Formation. Es ist etwa ein bis zwei Meter dick und spiegelt die frühen Stadien des PETM wider. Dies war eine Zeit des Übergangs und ist insofern von Interesse, als es uns zeigt, wie schnell sich das Klima verändert hat und was das Gleichgewicht in Richtung eines neuen Klimaregimes beeinflusst hat. Die Sequenz darüber spiegelt einen längeren Zeitraum wider, wahrscheinlich 90.000 bis 100.000 Jahre, und wird mit verschiedenen Spitznamen bezeichnet, einschließlich der „Chaoszone“ oder Scotts Lieblingszone, der „Höllenbrecherzone“. Sie ist grau und liegt zwischen 10 und 20 Meter dick und eine reiche Quelle von Fossilien, die eine Periode drastischer Veränderungen in Flora, Fauna und Umwelt aufweisen. Bei der Betrachtung der Hänge von der Höhe aus sind die abwechselnden Schichten von Rot und Grau so deutlich, dass einige von ihnen als „Bonbonstreifen“ bezeichnen.
Die drei Orte, die für meinen Besuch und die Feldarbeit ausgewählt wurden, spiegeln die Expertise des interdisziplinären Teams wider, das mit Scott zusammenarbeitet. Die Geologen Mary Kraus von der University of Colorado in Boulder und Francesca McInerney von der Northwestern University in Chicago befassen sich mit den fossilen Böden und Steinsäulen, die zur Aufklärung von Umweltveränderungen beitragen und den Kontext für die gefundenen Fossilien liefern. Ihre chemischen Analysen der Gesteine helfen dabei, die im PETM ablaufenden Klimaprozesse zu sortieren. Jon Bloch vom Florida State Museum of Natural History ist ein Paläontologe für Wirbeltiere und sucht nach Informationen über die Säugetiere, die das Gebiet durchstreiften, einschließlich jener, die während der PETM aufgetaucht sind. Schließlich arbeiten Scott und sein Team an der botanischen Seite des Hauptbuchs. Jedes dieser Leute hat eine Gruppe von Studenten, die mit mehreren Universitäten zusammenarbeiten. Alle arbeiten unter schwierigen Bedingungen daran, Teil des Entdeckungsprozesses zu sein.
North Butte Site
Dino tuckert durch die mit Beifuß bedeckten Hügel auf unbefestigten Straßen zum Ort North Butte, an dem Mary und Francesca einen steilen Hang gewählt haben, der es ihnen ermöglicht, das gesamte stratigraphische Profil von der Fort Union-Formation bis zum Ende des PETM freizulegen und zu untersuchen . Der Zugang zu ungestörtem Material erfolgt durch einen ein Meter tiefen Graben, der von der weiblichen Fakultäts- und Studentencrew mühsam ausgehoben wurde. Auf diese Weise können die Forscher den Übergang von einer Schicht zur anderen klar erkennen, ein Indikator für die sich ändernden klimatischen Bedingungen. Aus chemischen Analysen von Gesteinsproben können sie die Quelle, den Zeitpunkt des Einsetzens und das Muster des Abnehmens des Kohlenstoffs ableiten, der zu Beginn des PETM freigesetzt wurde. Dies basiert auf dem Verhältnis stabiler Kohlenstoffisotope, die in verschiedenen organischen Materialien vorhanden sind. Die Forscher sind auch in der Lage, Veränderungen der Aktivität kleiner Bodentiere und der Tiefe der Pflanzenwurzelung zu verfolgen.
Im Stadtzentrum gelegenes Worland, Wyoming. (Smithsonian Institution) 
Der Sekretär des Smithsonian, G. Wayne Clough, reiste nach Worland, Wyo, um Scott Wing und sein Team beim Abbau der gefundenen Fossilien zu beobachten. (Smithsonian Institution) 
Scott Wing weist auf die roten und grauen Schichten hin, die in den fernen Hügeln zu sehen sind. (Smithsonian Institution) 
Scott Wing und sein 1970er Chevy Suburban, Dino. (Smithsonian Institution) 
Wayne Clough sitzt in der Mitte des Teams, das von Mary Kraus und Francesca McInerney am Standort North Butte geleitet wird. (Scott Wing) 
Der Sekretär des Smithsonian, G. Wayne Clough, entdeckt ein fossiles Blatt. (Scott Wing) 
Das Fossil eines Palmenblatts aus dem Paläozän Eozän Thermal Maximum Zeitraum. (Smithsonian Institution) 
Die winzigen versteinerten Kieferknochen eines prähistorischen Pferdes (oben) und eines Schweins. (Smithsonian Institution) 
Zurück im Basislager versammeln sich die Teams, um die Funde des Tages zu besprechen. (Smithsonian Institution) Caterpillar Invasion Site
Von der North Butte-Station führt uns Dino auf den Hügelstraßen zu Scotts aktueller Station, die als "Caterpillar Invasion" bekannt ist, da sie an dem Tag, an dem sie entdeckt wurde, von großen grünen Raupen umschwärmt war. Zum Glück für die Besatzung haben die Raupen auf mysteriöse Weise das Gelände verlassen, bevor sie ihre Arbeit aufgenommen haben. Dieser Standort wurde ausgewählt, weil sein Hang den Zugang zu einem Abschnitt der „Chaos“ -Schicht des PETM ermöglicht, der reich an pflanzlichen Fossilien ist. In den Hang wurde ein „Steinbruch“ gegraben, der eine verwitterte Schlickschicht freigibt, die auf einer Schaufel in faustgroßen Fragmenten hervorkommt und bei sorgfältigem Spalten mit einem Steinhammer häufig ein Pflanzenfossil ergibt. Die Sonne ist heiß und hoch über uns, als wir ankommen, und die Besatzung hat bereits einen kleinen Fundus an Exemplaren ausgegraben, den Scott untersuchen soll. Scott hört aufmerksam zu, während jedes Mitglied des Teams erklärt, was es zu finden glaubt, und untersucht es dann mit Hilfe einer Handlinse und seiner langjährigen Erfahrung, um festzustellen, was wirklich da ist. Scotts Begeisterung, wenn er jedes Stück untersucht, ermutigt die angehenden Wissenschaftler, und es ist aufregend, herauszufinden, was jeder Fund zum Gesamtbild beitragen kann.
Ich bekomme eine Chance, die Fragmente auszugraben und aufzubrechen, in der Hoffnung, ein Fossil zu finden. Dies ist eine aufregende und demütigende Erfahrung. Sogar nach dem Auffinden einer Naht zum Aufbrechen des Felsens kann ein falscher Schlag einen Bruch über das Bett verursachen und den Verlust der Chance, ein Fossil zu finden. Am Anfang verliere ich mehr als ich gewinne, aber mit der Zeit bekomme ich den Dreh raus. Ziemlich bald ermutigt das jugendliche Team den Oldtimer, während meine Exemplare klare Blatt- und Blütenfossilien zurückgeben, von denen jedes seit 55 Millionen Jahren unsichtbar ist. Ich stelle mehrere verschiedene Exemplare aus, darunter ein „schlankes“ Exemplar, den Spitznamen für ein zusammengesetztes Blatt mit länglichen Blättchen, ein kleines zusammengesetztes Blatt eines Verwandten des Mimosenbaums und einen Palmwedel. Jedes dieser zarten Fragmente ist ein Beweis für die Kraft der Natur, eine Fülle zu erschaffen, die wir nur in Ehrfurcht halten können. Ich finde auch ein kleines Fischskelett, das die Ablagerung der Fossilien in einem alten Teich zeigt, sagt Scott. Von den Pflanzenfossilien ist die „schlanke“ Art eine für das PETM einzigartige Art, die nur in drei der acht fossilen Pflanzenstandorte zu finden ist, die in diesem Zeitraum gefunden wurden. Es gehört zur Familie der Sapindaceae, zu denen der Seifenbeerbaum, die Ahornbäume und der goldene Regenbaum gehören. Der Palmwedel und das mimosenartige Blatt sind unter anderem Anzeichen dafür, dass dieses Gebiet während der PETM das ganze Jahr über warm war, wahrscheinlich mit einer ausgeprägten Trockenzeit, wie dies heute in Teilen des trockenen subtropischen Mexikos oder Mittelamerikas der Fall ist.
Das Auffinden der Fossilien ist aufregend und erinnert uns an ein Stück Smithson'sche Geschichte. Zu Beginn des 20. Jahrhunderts war der Sekretär des Smithsonian Charles D. Walcott, ein bedeutender Geologe und Paläontologe. Er ist berühmt als Entdecker des Burgess Shale in Kanada, einer Lagerstätte, die eine bemerkenswerte Anzahl und Vielfalt an frühen Fossilien von Meerestieren enthält. Scott vermutet, dass ich an diesem Tag zum ersten Mal seit Sekretär Walcott ein paar Fossilien gefunden habe, die ein Sekretär des Smithsonian gefunden hat.
Nach Durchsicht aller Fossilien, die im Steinbruch gefunden wurden, beginnen Scott und seine Besatzung mit dem sorgfältigen Einwickeln der Exemplare, um sie beim Rücktransport nach Smithsonian zu schützen. Die Fossilien werden an Scotts Labor im Natural History Museum geliefert, wo sie sorgfältig untersucht und katalogisiert werden. Sie werden dazu beitragen, die anhaltenden Anstrengungen zur Aufklärung klimatischer, vegetativer und ökologischer Veränderungen während der PETM zu unterstützen.
Picknick-Hügel-Site
Unser letzter Standort ist der, an dem die Paläontologen der Wirbeltiere unter der Aufsicht von Jon Bloch arbeiten. Jon begrüßt uns oben auf dem Hügel mit Blick auf seinen Standort und teilt zwei Fundstücke des Tages - teilweise Kieferknochen mit Zähnen, die von zwei kleinen Säugetieren stammen, die während der PETM im Big Horn Basin lebten. Die Fossilien sind aus zwei Gründen bemerkenswert: Dies sind Säugetiere, die während der PETM, den primitiven Vorfahren des Pferdes und des Schweins, in Nordamerika angekommen sind oder sich dort entwickelt haben. Beide Abstammungslinien variierten und wurden nach ihrer Ankunft in der Nähe des Beginns der PETM reichlich vorhanden. Nach etwa 50 Millionen Jahren starb das Pferd jedoch in der Neuen Welt aus und wurde erst wieder eingeführt, als spanische Entdecker in den 1500er Jahren zurückkehrten. Beide Säugetiere waren sehr klein, was einen Trend während der PETM widerspiegelte. Das Pferd war vielleicht nicht größer als eine kleine Katze. Es scheint, dass sich die PETM-Säugetiere während der Zeit hoher Temperaturen zu kleineren Größen entwickelten, um den erforderlichen Energiehaushalt zwischen Ernährung und Wachstum besser zu bewältigen.
Wir begleiten Jon zum Fuß des Hügels, wo sich seine Crew auf der Suche nach Fossilien und anderen Beweisen über das Gebiet verteilt hat. Wo sie ein Fossil oder auch nur ein Fragment finden, setzen sie eine kleine Flagge und zeichnen die Informationen über den Fund auf. Die Flagge wird von einem Besatzungsmitglied verwendet, das die Position des Fossils mit einem GPS-System submetergenau dokumentiert. Anhand der Standortdaten kann das Team die genaue Höhe der einzelnen Proben ermitteln. Dies ist ein entscheidendes Element für die Rekonstruktion aufeinanderfolgender Veränderungen der Tiere durch das PETM.
Wir gehen über die Baustelle und sprechen mit jedem der Besatzungsmitglieder, einer Mischung aus jungen Studenten und mehreren hochrangigen Wissenschaftlern aus anderen Institutionen, die an der Arbeit von Jon interessiert sind und gerne mithelfen. Während diese Site nicht viele große, artikulierte Skelette hervorbringt, liefert sie eine Vielzahl kleiner Fragmente von Knochen, Gelenken und Zähnen, von denen jedes, wenn es zu der größeren Sammlung hinzugefügt wird, dazu beiträgt, die Geschichte des PETM zu erzählen.
Mit dem Tageswechsel informiert Jon die Besatzung, dass es Zeit ist, zum Basislager zurückzukehren. Selbst nach einem langen, heißen Tag in der Sonne scheint die Besatzung nur ungern abzureisen - ein weiteres Fossil könnte der wichtigste Fund des Tages sein. Im Basislager identifizieren und katalogisieren sie ihre Funde und vergleichen und diskutieren die Ergebnisse ihrer täglichen Arbeit mit den anderen Teams.
Basislager
Die Feldarbeit des Tages endet im Basislager, einem Ort, den das Team als zentralen Standort für alle Standorte ausgewählt hat. Es ist ein guter Ort, an der Flanke eines Hügels und vor den Winden geschützt, aber hoch genug, um einen schönen Blick auf die raue Umgebung zu gewähren. Jedes Mitglied der Besatzung bleibt im Lager, einschließlich der leitenden Angestellten. Scott teilt mir mit, dass es bei Ausgaben hilft, die ungefähr 7 USD pro Tag und Person betragen, und dass die gesamte Crew ihre Arbeit bis in die Nacht besprechen kann. Alle sind müde, aber glücklich über die Erfolge des Tages. Ein mitreißender Eintopf wird zum Abendessen zubereitet und von allen genüsslich gegessen. Die Sonne beginnt hinter dem Hügel unterzugehen und die Luft kühlt sich erheblich ab. Das weichere Licht des späten Nachmittags beleuchtet die Hänge. Prominent in Sichtweite sechs Meilen östlich ist North Butte, wo Big Red im Licht der untergehenden Sonne hervorsticht, um daran zu erinnern, warum wir hier sind.
Ich verabschiede mich von meinen Begleitern, um mich für die Rückkehr am nächsten Morgen vorzubereiten. Sie bleiben noch eine Woche und absolvieren die diesjährige Expedition. Es war eine aufregende Erfahrung, eine von Lernen und Offenbarung. Ich kehre nach Washington zurück, um zu verstehen, wie es ist, als Paläontologe vor Ort zu arbeiten - die Freude, Fossilien zu finden, die Aufregung, zu interpretieren, was sie über dieses wichtige Ereignis sagen, und wie nach 55 Millionen Jahren neues Wissen entsteht Wie unser Planet funktioniert, geht aus einer Untersuchung seiner Vergangenheit hervor.
Ich schätze auch besser, wie wichtig diese Arbeit ist. Wir stehen selbst vor einer Phase der globalen Erwärmung in ähnlichem Ausmaß, aber mit viel größerer Geschwindigkeit als die des PETM. Wir wissen noch nicht, wie viel Erwärmung die Freisetzung von Kohlenstoff aus zusätzlichen Reservoiren auslösen könnte, und wir wissen nicht, ob wir diese Freisetzungen verlangsamen oder stoppen können, wenn sie beginnen. Indem wir aufdecken, wie sich unser komplexer und miteinander verbundener Planet durch die rasche Erwärmung verändert, kann das Verständnis dessen, was vor 55 Millionen Jahren passiert ist, denjenigen von uns in unserer Zeit helfen, zu verstehen, was uns in Zukunft erwartet. Die Lebewesen, die während der PETM existierten, umfassten nicht sechs Milliarden Menschen, aber die Lehren, die wir aus der Beobachtung dieser vor langer Zeit eingetretenen klimatischen und ökologischen Veränderungen ziehen, sind wahrscheinlich für uns alle und unsere Nachkommen hilfreich.
