Như ở phần trước, chúng ta đã có thể biết sơ lược qua về hóa thạch. Hóa thạch được tạo ra như thế nào và một số loại hóa thạch căn bản nhất.
>>> Tìm hiểu về sự hình thành hoá thạch trong tự nhiên (1)
Phần tiếp theo này chúng tôi sẽ đề cập sâu hơn về việc tìm và nghiên cứu hóa thạch. Các nhà khảo cổ học đã tìm tòi khám phá về hóa thạch từ cách đấy rất lâu cho dù việc tìm chúng là rất gian khổ và khó khăn. Trong thời đại hiện đại, máy móc và thiết bị tiên tiến đã giúp ích cho họ rất nhiều. Và cho đến nay, các hóa thạch vẫn đang tiếp tục tiết lộ những gì đã diễn ra trong quá khứ.
Hành trình tìm kiếm khó khăn
Để tìm hiểu các loài động vật trong tự nhiên sẽ đòi hỏi các nhà sinh vật học bắt đầu với môi trường sống cũng như thói quen của chúng. Ví dụ như nếu muốn tìm hiểu về chuột túi thì sẽ phải tới Úc, gấu trúc thì đương nhiên phải đi Trung Quốc. Điều này cũng đúng với các nhà khảo cổ khi tiến hành tìm kiếm hóa thạch. Nếu tìm voi ma mút hay một số loài tương tự thì khu vực được khoanh vùng là các vùng lạnh, lãnh nguyên, sông băng… Với các hóa thạch đá trầm tích thì sẽ phải tìm đến các vùng đá có cùng độ tuổi với loại hóa thạch muốn tìm kiếm. Để làm được điều này thì các nhà khảo cổ đã phải nghiên cứu rất nhiều về địa chất, địa hình, tham khảo các loại bản đồ, phân tích các mẫu vật từ môi trường.
Việc xác định độ tuổi hóa thạch cũng không hề đơn giản. Trong những thế kỉ trước, khi mà khoa học chưa phát triển hiện đại, người ta xác định tuổi hóa thạch bằng cách nghiên cứu tuổi của một lớp đá trong khu vực. Sau đó các nhà khoa học sẽ nghiên cứu các hóa thạch trong đó và so sánh chúng với các hóa thạch được tìm thấy ở các địa điểm khác để có thông tin. Hiện nay thì người ta sẽ sử dụng một phương pháp gọi là định tuổi bằng carbon phóng xạ. Đó là phương pháp sử dụng C- 14 để xác định tuổi của vật liệu hay mẫu có chứa carbon với độ tuổi lên tới 60.000 năm. Kỹ thuật này do nhà hóa lý Willard Libby phát minh năm 1949.
Thực vật cố định carbon trong khí quyển trong quá trình quang hợp do vậy mức Carbon-14 trong thực vật và động vật khi chúng chết xấp xỉ mức C- 14 có trong khí quyển ở thời điểm đó. Tuy nhiên, lượng carbon-14 sau đó giảm đi do quá trình phân rã, cho phép các nhà khảo cổ xác định được niên đại mà thực vật chết hoặc thời điểm nó cố định carbon lần cuối. Mức ban đầu dùng cho tính toán có thể ước lượng được, hoặc so sánh trực tiếp với dữ liệu đã biết theo chuỗi thời gian từ dữ liệu đếm vòng-cây lên tới 10.000 năm trở về trước (sử dụng các dữ liệu bổ sunng từ các cây còn sống và đã chết xung quanh vùng đó), hoặc từ các hang trầm tích (speleothems), cho phép xác định niên đại tới 45.000 năm từ hiện tại. Kết quả tính toán hoặc sẽ cho biết tuổi của mẫu gỗ hay xương lúc động-thực vật chết.
Tuy nhiên có rất nhiều hóa thạch có niên đại ngoài mức phương pháp carbon phóng xạ có thể các định được và những trường hợp này thực sự gây khó khắn. Ví dụ như để tìm kiếm những hóa thạch khủng long thì phải tìm được khu vực đá cổ khoảng 65 triệu năm tuổi, hóa thạch bọ ba thùy thì phải tìm tìm những khu vực có từ lâu đời hơn nữa vì thời đại của chúng cách đây tận 245 triệu năm tuổi. Và nếu muốn nghiên cứu vi khuẩn lam từ cổ xưa nhất trên trái đất thì cần tìm thấy khu vực nào đó có tuổi thọ khoảng 3,5 tỉ năm tuổi. Nhìn chung là mọi thứ chỉ mang tính chất tương đối, việc tìm kiếm được hóa thạch hay không đôi khi chỉ mang tính hên xui may mắn dù hiện đại đã phát triển nhiều công nghệ trợ giúp. Thêm một vấn đề nữa là hóa thạch rất hiếm vì vậy nhiều trường hợp mất thời gian công sức tìm ra nhưng cuối cùng sau khi xác định lại không phải là hóa thạch.
Khai quật và đảm bảo hiện trạng
Như đã đề cập ở phần trước trong quá trình hình thành hóa thạch, các sinh vật sẽ phải ở trong một môi trường nhất định đảm bảo rất nhiều yếu tố. Chính vì lý do này mà lượng hóa thạch là rất nhỏ so với lượng động thực vật đã từng tồn tại. Chỉ một phần nhỏ các loài trở thành hóa thạch. Bên cạnh đó thì may mắn rằng hóa thạch là thứ có thể tồn tại được hàng triệu năm, chịu được nhiều áp lực từ môi trường. Chúng rất quan trọng, cần cẩn thận khi khai quật và bảo quản. Một khi những nhà khai quật nghiệp dư tìm ra được mẫu vật thì họ sẽ được khuyến khích liên hệ với bảo tàng hoặc những cơ sở nghiên cứu để hỗ trợ, đảm bảo tình trạng tốt nhất.
Quá trình khai quật đòi hỏi sự cẩn thận và tỉ mẩn vô cùng, những dụng cụ chuyên nghiệp cũng những chuyên gia là điều cần thiết. Có nhiều trường hợp một nơi còn lẫn hóa thạch của vài loại động vật, phải rất chuyên nghiệp để lấy chúng ra an toàn. Với những bộ xương lớn, các nhà khảo cổ thường phải bọc chúng trong thạch cao để di chuyển đến nơi nghiên cứu. Các công cụ để bóc tách lớp đất bám trên hóa thạch cũng rất quan trọng, nhiều trường hợp người ta phải phun sương để làm mềm lớp trầm tích.Trong trường hợp hóa thạch có độ giòn cao, việc loại bỏ lớp bám có nguy cơ làm vỡ hoặc sứt hóa thạch thì lại phải tìm đến những cách khác. Thường thì các nhà nghiên cứu sẽ củng cố cấu trúc xương bằng một lớp nhựa/keo, phương pháp này đòi hỏi nhiều công đoạn và cần được chăm sóc kỹ.
Sau khi hóa thạch được lấy ra từ đá, các nhà khoa học có thể xác định tuổi của bằng một máy quang phổ khối lượng, đo đồng vị phóng xạ. Các công cụ khác bao gồm máy vi tính chụp cắt lớp (CAT) quét và mô hình máy tính. Nếu là loại động vật có xương sống, giới cổ sinh vật học cũng có thể tiếp cận bộ xương như một trò chơi ghép hình khổng lồ, họ cố gắng tìm ra cách sắp xếp bộ xương để xác định cách sống và di chuyển của loài.
Những gì đạt được
Mục tiêu của tất cả những khó khăn, công việc trên chính là phục vụ cho mục đích nghiên cứu. Nghiên cứu hóa thạch có thể đưa đến nhiều thông tin về mọi mặt chứ không đơn thuần chỉ mang tính sinh vật học. Khi nghiên cứu một lớp đá, các nhà khoa học tìm kiếm về những hóa thạch trong lớp đá đó và xác định những loài nào sống cùng trong thời điểm đó. Qua nhiều nghiên cứu, cuộc sống trên trái đất quả hàng tỷ năm cũng dần được bộc lộ qua hóa thạch. Tất cả những cuộc tìm kiếm đều nhằm tạo nên một bộ sưu tập hóa thạch qua các niên đại trên trái đất.
Hóa thạch cung cấp nhiều manh mối về cuộc sống trong quá khứ. Dưới đây là một số ví dụ:
- Sự gia tăng đột ngột về số lượng hóa thạch tảo có thể liên quan đến sự thay đổi nguồn thực phẩm, khí hậu.
- Hóa thạch phấn hoa có thể tiết lộ các loài cây và thực vật tăng trưởng trong thời gian cụ thể, ngay cả vơi những loài không có hóa thạch.
- Sự khác biệt về kích thước của các vòng trong hóa thạch gỗ có thể tương ứng với sự thay đổi khí hậu.
Ngoài ra các hóa thạch qua từng thời kì còn giúp rất nhiều trong việc nghiên cứu về tiến hóa. Ví dụ như việc có hóa thạch của loài ngựa tiền sử để so sánh với hiên đại hay sự tương đồng giữa xương khủng long tiền sử với xương chim hiện đại cho thấy rằng có lẽ một số loài khủng long đã tiến hóa thành chim… hoặc nhiều hóa thạch được nhìn nhận như là loài trung gian với những loài quá khứ và hiện tại. Các nhà khoa học cũng có thể sử dụng hóa thạch để tìm hiểu về cuộc sống trước đây, những dấu vết trên đó thể hiện cách sinh hoạt. Một minh chứng rõ ràng nhất đó chính là con người. Một loạt các mẫu hóa thạch, hộp sọ đã cho biết về các chủng người qua từng thời kì và những tiến hóa trong sinh hoạt của họ.
Kết
Việc tìm kiếm và nghiên cứu hóa thạch đã đem đến nhiều thành tựu lớn về nghiên cứu lịch sử trái đất. Các nhà khoa học ngày càng nỗ lực để có những khám phá mới. Nhiều khu vực chưa từng khai phá cũng đang dần được tìm hiểu và khai quật. Hi vọng rằng với nỗ lực của các nhà nghiên cứu cũng như sự phát triển hiện đại của công cụ máy móc, chúng ta ngày càng thành công và hiểu nhiều hơn về quá khứ của nhân loại.