Hóa thạch là gì ?

Hóa thạch là di tích và thân xác của sinh vật được bảo tồn trong lớp nham thạch ở vỏ Trái đất, hiện vật của lịch sử phát triển các loài và trở thành đối tượng nghiên cứu của các nhà cổ sinh vật học và một số nhà khảo cổ.

Trái đất của chúng ta đã trải qua hàng trăm triệu năm tồn tại của mình với những động vật và thực vật từng sinh sống trên đó. Rất nhiều xác chết hoặc dấu vết hoạt động của những sinh vật này đã được lưu giữ lại trong đất. Chính xác hơn, sau một thời gian thân xác bị phân hủy (thối rữa), chỉ những phần cứng như vỏ, xương hoặc cành cây... bao bọc bởi các trầm tích vật trải qua rất lâu mới trở thành đá, nhưng vẫn giữ lại được những hình thái kết cấu (thậm chí một vài chi tiết nhỏ cấu tạo bên trong). Những dấu vết hoạt động của những sinh vật thời kỳ đó như vết chân, vết răng cắn v.v. để lại trên vật khác cũng được bảo lưu như vậy.

Hóa thạch 6 khủng long con tại vùng Yixian, đông bắc Trung Quốc

Tên gọi tiếng Việt "hóa thạch" có nghĩa gốc Hán-Việt chỉ thứ "đá" biến hóa (từ di tích và xác sinh vật), hiểu nôm na là "hóa đá". Thuật ngữ khoa học tương đương trong tiếng Anh là từ "fossil" thì bắt nguồn từ tiếng latinh "fossilis" với nghĩa là "đào lên".

Lịch sử nghiên cứu hóa thạch

Một số ghi chép từ thời kỳ Cổ đại cho biết có nhiều học giả Hy Lạp đã rất ngạc nhiên trước những di tích còn lại của xương cá, vỏ sò và một vài dạng sinh vật biển được tìm thấy ở trên núi và sa mạc. Thí dụ:

• Năm 450 trước công nguyên (TCN), Herodotus đã viết về sa mạc Ai Cập và khẳng định rằng trước đây một phần sa mạc đã từng bị bao phủ bởi biển Địa Trung Hải.
• Từ thế kỷ thứ 4 TCN, Aristotle đã tuyên bố: "hóa thạch là do vật chất hữu cơ tạo thành, nhưng hóa thạch bị ép vào trong tầng nham thạch là do một tác dụng làm mềm trong vỏ trái đất gây ra".
• Một học trò của Aristotle là Theophrastus năm 350 TCN cũng đã đưa ra được một vài hóa thạch của các dạng sinh vật, nhưng lại cho rằng hóa thạch là do trứng và hạt của cây trong lớp đá nham phát triển mà thành....
• Strabo (63-20 TCN) cũng chú ý đến những hóa thạch của các sinh vật biển tìm thấy trong lớp đất dưới đáy.

Trong giai đoạn tăm tối của thời kỳ Trung cổ đã có nhiều cách lý giải khác nhau về hóa thạch. Người ta cho rằng đó là hiện tượng kỳ bí của thiên nhiên hoặc đó là sản phẩm của ma quỷ tạo ra để mê hoặc con người. Những lời đồn đại mê tín và sự cấm đoán của Thiên chúa giáo đã cản trở việc nghiên cứu hóa thạch suốt vài trăm năm. Mãi đến đầu thế kỷ 15, thời kỳ khởi nguồn cho việc phổ biến và tiếp thu những kiến thức về hóa thạch, người ta mới hiểu rằng hóa thạch là tàn tích của những sinh vật trước kia, nhưng vẫn cho rằng đó là những dấu vết của cuộc đại hồng thủy được ghi trong Thánh kinh. Các nhà khoa học và thần học đã tranh cãi nhau suốt 300 năm sau đó. Đến thời kỳ Phục hưng, một vài nhà khoa học đầu tiên mà tiêu biểu là Leonardo da Vinci (1452-1519) đã đề cập tới hóa thạch. Họ kiên quyết phủ nhận các ý kiến cho rằng hóa thạch liên quan với đại hồng thủy hoặc hóa thạch chỉ xuất hiện ở trên núi cao. Họ tin rằng hóa thạch là chứng cứ của những sinh vật cổ đại và kết luận:

• Biển Địa Trung Hải trước đây đã từng bao phủ toàn bộ nước Ý. Đáy biển ở đó đã từng dâng lên hạ xuống là do các hoạt động địa chất tạo thành bán đảo Italy.
• Xác của sinh vật cổ đại vẫn được lưu giữ lại trong bề mặt đáy biển.

Cuối thế kỷ 18 và đầu thế kỷ 19 đã hình thành được một cơ sở vững chắc cho việc nghiên cứu hóa thạch và tạo ra một môn khoa học mới. Từ đó đến nay hóa thạch thường được phát hiện tại tầng nham trầm tích ngoài biển. Chính các trầm tích vật như đá vôi, vụn cát, vỏ xương của động vật khi bị đè nén đã kết dính với nhau tạo thành nham, và tạo nên một phần nham trầm tích mặt biển (seafacies). Rất hiếm gặp hóa thạch xuất hiện trong các nham núi lửa và nham biến chất (metamorphic rock) bởi vì:

• Nham núi lửa ở trạng thái trước đó là dạng nóng chảy và rất khó tồn tại sự sống ở nhiệt độ cao.
• Nham biến chất đã trải qua những biến đổi rất lớn mà thành, khiến cho hình dạng ban đầu của hóa thạch trong đó hầu như bị phá hủy và khó giữ nguyên vẹn. Tuy vậy nếu như may mắn còn lại trong lớp nham trầm tích một vài hóa thạch thì chỉ là một bộ phận rất nhỏ động thực vật thuộc thời kỳ xưa đó mà thôi.

Bằng việc kiểm chứng những điều kiện khắc nghiệt trong quá trình hình thành hóa thạch cũng dễ hiểu vì sao những vết tích còn lưu lại trong lớp nham trầm tích (sedimentary rock) cũng chỉ là một bộ phận rất nhỏ còn sót lại từ những sinh vật thuộc thời kỳ trước.

Điều kiện hình thành hóa thạch

Mặc dù một sinh vật có thể hình thành lên hóa thạch hay không đều được quyết định bởi rất nhiều những nhân tố, nhưng có 3 nhân tố cơ bản nhất:

• Sinh vật nhất thiết phải có những bộ phận cứng khó phân hủy như xương, vỏ răng và gỗ.... sau đó ở vào một điều kiện vô cùng thuận lợi cho dù là những sinh vật mềm yếu như côn trùng hoặc sứa cũng có thể tạo hình thành lên hóa thạch.
• Sinh vật khi chết phải được bảo vệ để tránh khỏi những tác động phá hủy, nếu như các phần cơ thể của nó bị nghiền nát hoặc bị ăn mòn thì khả năng tạo thành hóa thạch của sinh vật không thể thực hiện được.
• Sinh vật cần thiết phải được chôn xuống và bao phủ bởi những vật chất có thể giúp nó chống lại những điều kiện khắc nghiệt có thể khiến nó bị phân rã. Xác của những sinh vật ở biển thường rất dễ hình thành hóa thạch. Bởi vì xác sinh vật biển chết sau khi lắng xuống đáy biển bị cát phủ lấp, cát trong những niên đại địa chất sau đó sẽ biến thành đá vôi (limestone) hoặc diệp thạch (schist), những trầm tích vật (sediment) nhỏ không dễ làm tổn hại đến xác của sinh vật.

Xem thêm: Bảo tàng Hóa thạch ảo