Come osservare e identificare i fossili

I fossili, in senso geologico, sono piante antiche, mineralizzate, animali e loro parti che sono i resti di un precedente periodo di tempo geologico. Potrebbero essere stati pietrificati ma sono ancora riconoscibili, se si sa farlo. Gli esempi includono ossa, conchiglie, esoscheletri, impronte di pietre di animali o microbi, oggetti conservati in resti di ambra, capelli, legno pietrificato, olio, carbone e DNA. Le dimensioni dei fossili variano da batteri di un micrometro a dinosauri e alberi lunghi molti metri e del peso di molte tonnellate. Ecco alcune informazioni utili su come preparare, osservare e identificare i fossili.

La prima cosa da chiedersi quando si determina se si ha un fossile tra le mani è: dove sono? Se hai raccolto un oggetto roccioso dalla forma particolare vicino alla tua cassetta postale, molto probabilmente non è un pezzo di dinosauro. I veri fossili si presenteranno solo in particolari formazioni rocciose in alcune aree del mondo. Le mappe interattive che usano i dati del database paleontologico possono mostrarti tutti i posti della Terra dove sono stati trovati dei fossili, ad esempio, di dinosauro.

Quindi, se ti trovi in ​​un luogo in cui avrebbe senso imbattersi in fossili di dinosauro è un’ottima cosa. Senza rompere il campione per investigare l’interno, può essere molto difficile determinare cosa sia e cosa non sia un fossile di osso di dinosauro. Anche se dovrebbe essere usato come metodo di prova dell’ultima risorsa, potresti leccarlo rapidamente con la punta della lingua. Se la tua lingua si attacca leggermente al fossile in questione, ci sono buone probabilità che possa essere un osso fossile.

Leccare un presunto fossile è normale per un paleontologo professionista.

Leccare possibili antichi fossili forse non sembra una cosa che dovresti provare. Ma per i geologi esperti, leccare gli esemplari è una cosa normale. Saggiare con la lingua un campione per gusto e consistenza può darti informazioni preziose specifiche: “Esiste la silvite, un minerale strettamente correlato all’alitite, ma con un gusto salato ancora più pungente e disgustoso. Poi ci sono i minerali “appiccicosi”, come la crisocolla o la caolinite (un tipo di argilla), che formano nella trama ciò di cui non hanno gusto. Il loro sapore non è distintivo, ma questi minerali si attaccano alla tua lingua quando gli dai una leccata.

Il leccato di un fossile di dinosauro sarà più appiccicoso di quello di una pietra a causa della natura porosa dell’osso. Man mano che il materiale organico del dinosauro (budella, muscoli, grasso, etc.) si rompe nel tempo, le sostanze inorganiche rimarranno più a lungo. Queste parti dell’osso erano costituite da minerali come il calcio, che lasciava un minerale fragile e poroso a forma di struttura ossea interna. Dopo aver leccato il tuo fossile, il passo successivo è cercare un bicchiere d’acqua freddo. A meno che tu non abbia desiderato ardentemente ossa fossilizzate per cena.

Preparazione e stabilizzazione dei campioni

Dopo aver recuperato con successo il fossile seguendo i consigli forniti nell’articolo Come andare a caccia di fossili: una guida pratica (che trovi qui), può iniziare per il paleontologo – dilettante o professionista che sia – il compito di prepararlo per lo studio e la visualizzazione. Il processo può essere lungo e complicato, ma con la pratica i risultati alla fine possono essere davvero eccezionali, allo stesso modo, alcuni fossili richiedono poca preparazione oltre la stabilizzazione di base.

I potenziali campioni vanno sempre trattati con cura.

Poiché un gran numero di siti di raccolta di fossili si trovano sulla costa, la contaminazione da sale è la prima minaccia che deve essere affrontata. Il sale attira naturalmente l’acqua dall’aria, si dissolve nel processo e ricristallizza quando l’umidità si riduce; le condizioni in una tipica casa o museo fluttuano frequentemente, accelerando il processo. I cristalli di sale non trattati non possono causare instabilità a lungo termine alla matrice e al fossile, pertanto essi vanno opportunamente rimossi.

Per rimuovere il sale, il campione deve essere immerso in acqua dolce. Tuttavia, alcuni materiali non devono essere immersi nell’acqua, in quanto ciò potrebbe causare la disintegrazione della matrice, come ad esempio l’argilla Gault, un’argilla blu. Altri, come la selce, sono semplicemente troppo densi per essere influenzati dal sale. In caso di dubbio, sperimenta con un piccolo pezzo della matrice, naturalmente prelevandolo da un campione che non ti interessa preservare.

Se il fossile è stato in transito o in deposito abbastanza a lungo da asciugarsi, o è stato raccolto in una giornata asciutta, dovrai coprirlo con un vestito o con un panno da cucina bagnato, il che consentirà di assorbire gradualmente l’acqua. Cerca di evitare di immergere i campioni secchi in acqua poiché è probabile che un’esposizione rapida frantumi la matrice morbida e il fossile. Dunque dovrai avere molta pazienza, poiché il processo non è così rapido come potresti aspettarti.

Potrebbe essere necessario lasciare il fossile coperto per un massimo di 48 ore, aggiungendo piccole quantità di acqua all’asciugamano, se necessario; un contenitore sigillato con una piccola quantità di acqua sul fondo può aiutare il processo. Una volta aumentati i livelli di umidità, immergi accuratamente il fossile in acqua dolce e immergilo per 1-2 settimane (più a lungo è meglio), cambiando l’acqua ogni pochi giorni. È una buona idea tenere il contenitore lontano dalla luce solare diretta per prevenire la crescita di alghe.

La preparazione e la stabilizzazione di un fossile è un lavoro delicato.

Una volta che l’ammollo è completo e il sale estratto dal fossile può essere rimosso e lo sporco residuo o la matrice libera indesiderata spazzati via, uno spazzolino a setole morbide è uno strumento efficace nella maggior parte dei casi. Il campione deve essere lasciato asciugare naturalmente lontano da qualsiasi fonte di calore diretta. Piccoli campioni possono asciugarsi nel giro di pochi giorni, mentre esempi più grandi potrebbero richiedere una settimana o due.

Tieni d’occhio il campione durante tutta la fase di essiccazione e consolida (con una colla liquida) eventuali grosse crepe che possono svilupparsi mentre la matrice si contrae. Con il campione ora pulito e asciutto, il passo successivo dovrebbe essere quello di affrontare eventuali crepe rimanenti che potrebbero interferire con l’ulteriore preparazione. In altre parole, dobbiamo procedere alla cosiddetta “stabilizzazione” della matrice (che potrà, eventualmente, essere rimossa per via chimica in seguito).

Alcune gocce di supercolla liquida a presa rapida rappresentano una possibile soluzione. Per le fessure a forma di capelli e per rafforzare e proteggere i dettagli della superficie può essere applicata una soluzione diluita di Paraloid B72 in acetone, questo ha anche il vantaggio di essere rimovibile in una fase successiva (a differenza della supercolla permanente). Esistono in commercio una varietà di colle e di stabilizzatori per fossili fra cui scegliere per stabilizzare e preservare nel tempo il vostro campione.

Alcuni consolidanti usati per la stabilizzazione dei campioni.

L’osservazione dei fossili al microscopio

I paleontologi utilizzano l’osservazione del campione tramite gli elettroni secondari di un microscopio elettronico a scansione (SEM) per rivelare la morfologia dei fossili. Gli elettroni secondari si formano molto vicino alla superficie del campione, hanno un’alta risoluzione spaziale e rivelano dettagli molto fini della superficie del campione. Hanno anche una maggiore profondità di messa a fuoco rispetto alla microscopia ottica. I microscopi elettronici sono inoltre in grado di risolvere i dettagli nella gamma dei sub-nanometri rispetto alle centinaia di nanometri dei microscopi ottici.

La microscopia elettronica viene generalmente utilizzata in paleontologia, in particolare, per l’identificazione e la tassonomia dei microfossili. I microfossili sono generalmente più piccoli di alcuni millimetri. Gli organismi più comuni sono alghe, protozoi e crostacei. Grandi popolazioni di microrganismi si sono verificate su un’area geografica molto ampia. La loro ampia distribuzione e la relativa sensibilità ai cambiamenti ambientali hanno trasformato i microfossili in cosiddetti fossili “indicatori” che vengono utilizzati nella datazione di sequenze sedimentarie.

Roccia di carbonato contenente microfossili vista al microscopio.

Per l’identificazione dei microfossili, un’altra delle tecniche più comuni utilizzate è l’osservazione di sezioni sottili in luce polarizzata con un microscopio ottico, descritta nell’articolo Come osservare rocce e minerali al microscopio, che puoi trovare qui. Una sezione sottile è essenzialmente una fetta molto sottile di roccia montata su un vetrino da microscopio. La fetta è così sottile da essere traslucida e lucidata.

Può essere esaminata al microscopio per cercare fossili morfologici, ad es. le forme dei resti di organismi morti da tempo. Aggiungendo un filtro polarizzante al microscopio, una sezione sottile può anche essere utilizzata per caratterizzare i tipi di minerali presenti in una roccia, informazioni utili per identificare se la roccia si è formata in condizioni favorevoli alla vita. Questo metodo, tuttavia, richiede solitamente una serie lunga e noiosa di passaggi di lucidatura, quindi qui consideriamo solo i macrofossili.

Un altro modo di osservare i fossili microscopici è dissolvere la roccia circostante, lasciando solo i fossili. Le tecniche per farlo sono ben consolidate e consentono l’esame al microscopio di fossili con un dettaglio un po’ più grande rispetto alla sezione sottile. Tuttavia, presenta numerosi inconvenienti. Richiede l’uso di numerosi prodotti chimici estremamente pericolosi, tra cui acido fluoridrico e acido nitrico altamente corrosivi. Richiede anche la conoscenza della composizione della roccia – spesso ottenuta da una sezione sottile – al fine di sapere quali sostanze chimiche utilizzare per sciogliere la roccia.

Microfossili provenienti dal mare di Bering visti al microscopio elettronico.

Anche i macrofossili possono essere studiati con il microscopio elettronico grazie all’elevata profondità di messa a fuoco, ma anche la microscopia in luce riflessa è largamente impiegata. Pertanto, avrai bisogno di dotarti di un microscopio a riflessione, che puoi acquistare ad es. qui.  In alternativa, puoi usare un buon microscopio ottico digitale USB, che è ottimo per esaminare campioni opachi tridimensionali quali le matrici con resti fossili e per salvare le immagini riprese sul tuo computer.

L’identificazione degli organismi fossili

Un paleontologo raccoglie il maggior numero possibile di fossili da una roccia o da un sedimento. Una volta che i fossili sono stati preparati raschiando e pulendo, vengono ordinati per geometria. Si ipotizza che fossili con geometria molto simile appartengano a una singola specie. Si presume che fossili con una geometria leggermente diversa appartengano a una specie diversa. Spesso un piccolo dettaglio è tutto ciò che separa una specie dall’altra. Perciò, l’identificazione dei fossili può essere qualcosa di stimolante.

Di solito la specie fossile è già stata studiata e denominata. A volte, tuttavia, può capitare che la specie sia nuova. Quindi il paleontologo scrive una descrizione dettagliata della nuova specie, dà un nome alla nuova specie e pubblica la descrizione affinché altri possano leggerla e usarla nel proprio lavoro. Poche cose eccitano un paleontologo più che scoprire una nuova specie! Ma come si fa a capire se un fossile appartiene a una specie conosciuta oppure a una nuova?

Una delle tante carte per il riconoscimento dei fossili che possiamo usare.

Il sistema di classificazione globale non è ancora così difficile da capire. I fossili di animali sono classificati, così come gli esemplari viventi, osservando le strutture e le funzioni del corpo. Sebbene vi siano alcune sfide uniche nella classificazione dei fossili, lo schema di base dell’organizzazione è lo stesso. Fare un passo alla volta può rendere possibile l’identificazione dei fossili per chiunque.

I sistemi di classificazione biologica hanno una lunga storia. Aristotele, lavorando nell’antica Grecia, cercò di classificare gli animali confrontando l’essenza della specie. Il suo sistema era un sistema dettagliato che includeva le descrizioni del corpo. Più di qualche secolo dopo, Carlo Linneo creò un altro sistema organizzativo. Il suo sistema era invece gerarchico, con separazioni sempre più dettagliate tra i membri dei gruppi. Oggi gli scienziati usano più o meno lo stesso sistema.

Gli organismi viventi sono raggruppati in base alle loro caratteristiche simili. Pertanto, gli animali sono in un gruppo separato dalle piante, separato dai batteri, etc. Nel regno animale, il livello del phylum cerca di mettere gli animali in ampie categorie di tipi di corpo simili: il Phylum Mollusca ha tutti corpi molli, nessuno scheletro interno e, spesso, è in grado di creare conchiglie; il Phylum Echinodermata raccoglie tutte le conchiglie con una superficie irregolare, o “pelle spinosa”, come suggerisce il nome.

Un pesce fossile scoperto da un ragazzo di 10 anni.

I raggruppamenti successivi si formano sulla stessa base: somiglianza delle caratteristiche, anche quando le caratteristiche sono minime o a livello chimico. Le divisioni di classificazione sono le seguenti: Regno; Phylum; Classe; Ordine; Famiglia; Genere; Specie. Tornando all’identificazione dei fossili, questi appartengono agli stessi gruppi degli animali dei nostri giorni.

Un trilobite, ad esempio, aveva un esoscheletro, appendici articolate (principalmente le gambe) e un corpo che aveva sezioni distinte. Tutte queste caratteristiche lo rendono un membro del Phylum Arthropoda. Il crinoide sembrava una pianta delicata con un “fiore” all’estremità di un lungo gambo. Ma il gambo e il fiore erano in realtà un animale che aveva la pelle irregolare, quindi si adatta al Phylum Echinodermata.

I paleontologi osservano i minimi dettagli per determinare l’ulteriore identificazione e classificazione dei fossili. Con i trilobiti, prendono in considerazione la costruzione dei loro occhi, la variazione dei segmenti del corpo, la qualità dell’esoscheletro – che abbia una superficie liscia o ruvida – la presenza di antenne e persino gli organi interni! Sicuramente un lavoro per esperti, ma con un po’ di pratica, inizierai a chiamarli con nomi di gruppi più piccoli come Phacops o Agnosta.

Un fossile di Serpianosauro, un rettile semi-acquatico estinto.

L’ordinamento dei fossili è comunque una faccenda complicata, per diversi motivi. Alcuni organismi sono morti quando erano giovani e si stavano ancora sviluppando, e altri sono morti quando erano vecchi. Alcuni erano maschi e altri erano femmine. Inoltre, la maggior parte delle specie mostra molta variabilità naturale. Lo sai guardando gli altri membri della tua stessa specie! Spesso è impossibile per i paleontologi decidere se stanno guardando una singola specie con molta variabilità o due specie simili.