Tại sao gỗ có thể biến thành hóa thạch?

Gỗ là một chất liệu khá cứng, nhưng nếu đủ thời gian và trong điều kiện phù hợp, nó có thể chuyển thành 'hóa thạch' - một vật liệu thậm chí còn cứng hơn đá.

Gỗ hóa thạch, theo nghĩa đen, là gỗ đã 'hóa đá' - một thuật ngữ từ tiếng Hy Lạp. Trong gỗ hóa thạch, các cấu trúc sinh học thường thấy trong thân cây sẽ được thay thế bằng các khoáng vật như opal hoặc thạch anh, tạo ra một loại hóa thạch độc đáo (và rất đẹp mắt). Tuy nhiên, điều kiện để gỗ trở thành hóa thạch là vô cùng đặc biệt.

Hóa thạch thường xuất hiện trong đá trầm tích, vì quá trình hình thành đá lửa và đá biến chất không phù hợp để bảo quản hóa thạch. Hầu hết các hóa thạch đều từ các bộ phận cứng (như xương) của động vật, nhưng gỗ không chứa khoáng chất như thế.

Thân cây là bộ phận dễ bị hóa thạch nhất, với 95% thành phần khô của gỗ là holocellulose và lignin. Holocellulose phân hủy chậm, nhưng lignin phân hủy còn chậm hơn nhiều. Vi khuẩn chỉ phân hủy lignin khi có oxy.

Do đó, để trở thành hóa thạch, gỗ phải được bảo quản trong môi trường không có oxy. Gỗ thường được bảo quản trong bùn hoặc trầm tích bão hòa nước, bảo vệ lignin khỏi phân hủy và từ đó chuyển thành hóa thạch.

Nhiều quá trình quan trọng trong địa chất được kích hoạt bởi nước, và quá trình gỗ hóa thạch cũng không ngoại lệ. Gỗ hóa thạch được tạo ra thông qua permineralization, trong đó nước chính là yếu tố chủ chốt.

Permineralization xảy ra khi vật liệu từ thực vật hoặc xương được ngâm trong nước và dần thay thế bằng khoáng chất. Điều này thường xảy ra khi nước đổ vào các lỗ của mô và mang theo các khoáng chất. Thạch anh thường là khoáng chất phổ biến nhất trong quá trình này, nhưng cũng có các khoáng chất khác đặc biệt.

Dưới lòng đất, nơi quá trình này diễn ra, nước không chỉ chứa hai phần hydro và một phần oxy - nó còn có nhiều khoáng chất hòa tan. Những khoáng chất này sẽ dần thay thế mô ban đầu; từng chút một, từng phân tử một, mô sinh học sẽ biến thành khoáng chất. Quá trình này làm cho nhiều loại gỗ hóa thạch vẫn giữ được nhiều chi tiết nguyên bản của cấu trúc ban đầu.

Permineralization cũng có thể bảo tồn mô mềm, không chỉ là mô cứng, làm cho nó trở nên thú vị hơn nhiều so với hóa thạch xương.

Khi nghĩ đến gỗ hóa thạch, nhiều người nghĩ ngay đến than đá - nhưng trái ngược với suy nghĩ đó, than đá không thực sự là gỗ hóa thạch.

Than hình thành từ thực vật, và hầu hết than đá trên thế giới được tạo ra từ các loại thực vật không phải thân gỗ dưới tác động của nấm và vi khuẩn.

Loại gỗ hóa thạch lâu đời nhất tương đương với thực vật thân gỗ, xuất hiện từ kỷ Devon, khoảng 390 triệu năm trước. Các nhà khoa học đã tìm thấy gỗ hóa đá từ kỷ Devon đến cận đại. Tuy nhiên, một số thời kỳ (và địa điểm) cũng tạo điều kiện thuận lợi hơn cho sự hình thành gỗ hóa đá.

Ví dụ, khí hậu ấm áp của thời kỳ Carbon-Permi dường như tạo điều kiện cho sự hình thành nhiều gỗ hóa thạch. Tuy nhiên, điều thực sự thúc đẩy quá trình này là các vụ phun trào núi lửa.

Các vụ phun trào núi lửa, đặc biệt là các loại phun trào tạo ra nhiều tro bụi, là điều kiện hoàn hảo để hình thành quá trình permineralizations. Ở một số khu vực, như rừng hóa đá Yellowstone, 27 hệ sinh thái rừng liên tiếp đã bị chôn vùi bởi các vụ phun trào tiếp theo.

Gỗ hóa thạch được xem như một kỳ quan của tự nhiên, nhưng đối với các nhà nghiên cứu, nó còn có ý nghĩa đặc biệt lớn hơn vì tính hấp dẫn của nó.

Môi trường gỗ hóa thạch là điều kiện tốt để bảo tồn các loại hóa thạch khác. Rừng gỗ hóa đá là môi trường chính để tìm kiếm các hóa thạch khác. Ví dụ, ở phía đông Arizona, một loài bò sát mới đã được phát hiện trong một khu vực rừng hóa thạch.

Hóa thạch từ các khu rừng hóa thạch khác cung cấp thông tin về đa dạng sinh học và khí hậu của những vùng này. Nhà nghiên cứu có thể phát hiện dấu hiệu về lượng mưa hoặc hạn hán trong gỗ hóa đá và thậm chí có thể tìm thấy manh mối về các loài gây hại hoặc cháy rừng.

Các nhà nghiên cứu muốn sử dụng gỗ hóa đá để nghiên cứu về Doggerland, một vùng đất nối liền nước Anh với lục địa châu Âu nhưng hiện đang bị ngập nước.

Dù có thể mất hàng triệu năm để hình thành gỗ hóa thạch, nhưng các nhà khoa học đang hiểu biết sâu hơn về quá trình này. Họ cũng đang nghiên cứu cách tái tạo quá trình này trong phòng thí nghiệm để hiểu rõ hơn về loại hóa thạch này.

Nguồn: Esploaioni Geografiche; Earthlymission; OggiScienza