Trovare un fossile in una miniera di carbone non è un grosso problema. I depositi di carbone, dopo tutto, sono paludi pietrificati di torba e la torba è prodotta da piante in decomposizione, che lasciano le loro impronte nel fango e nell'argilla mentre si indurisce nella pietra di scisto.
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Ma fu una cosa completamente diversa quando John Nelson e Scott Elrick, geologi dell'Illinois State Geological Survey, esaminarono le miniere di carbone di Riola e Vermilion Grove nell'Illinois orientale. Incisa nei soffitti delle miniere è la più grande foresta fossile intatta mai vista - almeno quattro miglia quadrate di natura selvaggia tropicale conservata 307 milioni di anni fa. Fu allora che un terremoto abbassò improvvisamente la palude dai 15 ai 30 piedi e il fango e la sabbia si precipitarono dentro, coprendo tutto con sedimenti e uccidendo alberi e altre piante. "Deve essere successo nel giro di poche settimane", afferma Elrick. "Quello che vediamo qui è la morte di una palude di torba, un momento nel tempo geologico congelato da un incidente della natura."
Per vedere questa meraviglia poco conosciuta, mi sono unito a Nelson ed Elrick nel sito di Vermilion Grove, una miniera funzionante gestita da Peabody Energy con sede a St. Louis e chiusa al pubblico. Ho indossato un elmetto, una luce, guanti e stivali con le dita d'acciaio. Ho ricevuto una bombola di ossigeno e una lezione di sicurezza. In caso di emergenza - gas velenoso, incendio o esplosione - seguire le luci rosse per trovare la via d'uscita dalla miniera, ha consigliato il responsabile della sicurezza Mike Middlemas. Potremmo incontrare "denso fumo nero e non sarai in grado di vedere nulla di fronte a te". Ha detto di usare la linea di vita che corre lungo il soffitto, una sottile corda infilata attraverso coni di legno, come galleggianti in una piscina.
La cucitura di carbone ricca di fossili si trova a 230 piedi sotto terra, e noi cavalcammo lì in un jitney diesel simile a Humvee a lato aperto noto come un "viaggio-uomo". L'autista ci guidò attraverso quattro miglia di avvincenti colpi di scena in tunnel illuminati solo da fari di fuga e dai fari del veicolo. Il viaggio è durato 30 minuti e si è concluso nell'Area 5. I tunnel qui sono alti 6, 5 piedi e circa la larghezza di una strada suburbana a due vie.
I tunnel erano silenziosi e, illuminati da lampadine a bassa potenza, cupi. L'aria umida estiva, aspirata dall'alto, era fredda e appiccicosa sottoterra, dove le temperature si aggirano intorno ai 60 gradi Fahrenheit tutto l'anno. I minatori hanno finito di estrarre carbone qui e i lati del tunnel sono stati spruzzati con calce viva per eliminare la polvere esplosiva di carbone. Il tetto di scisto, fatto del sedimento che ha distrutto la foresta tanto tempo fa, si sta spaccando e sfaldando ora che il carbone sottostante è stato rimosso. La rete metallica copre il soffitto per evitare che pezzi di grandi dimensioni cadano nelle strade o colpiscano i minatori.
Nelson si fece strada lungo il tunnel, aggirando pile di pietre rotte e grumi di carbone rotolavano come dadi neri sul pavimento polveroso. Si fermò e guardò verso l'alto. Lì, nella luce del suo elmetto, risplende nella luce del suo elmo, una foresta: un tripudio di tronchi d'albero, foglie, foglie di felce e ramoscelli intrecciati neri su grigio sulla superficie di scisto sudicio del tetto del tunnel. "Avevo visto fossili prima, ma niente del genere", dice.
Nelson, che ora è in pensione, visitò per la prima volta il sito di Riola-Vermilion Grove durante un'ispezione di routine poco dopo l'apertura della miniera nel 1998. Individuò fossili ma non prestò loro molta attenzione. Vide più fossili quando ispezionò diversi tunnel l'anno successivo, e ancora di più l'anno successivo. Elrick lo raggiunse nel 2005 e da allora i fossili si sommarono a "troppi", dice Elrick. "Stava succedendo qualcosa di strano."
Nelson chiamò due paleobotanici, William DiMichele, del Museo Nazionale di Storia Naturale Smithsonian, e Howard Falcon-Lang, dell'Università britannica di Bristol, per vedere il sito. Falcon-Lang la descrive come "una scoperta spettacolare" perché l'intera foresta - non solo singoli alberi o piante - è intatta sul soffitto. La maggior parte delle antiche torbiere muoiono gradualmente, lasciando solo chiazze evidenti di ciò che è cresciuto lì. Poiché questo è stato sepolto tutto in una volta, quasi tutto ciò che era lì è ancora lì. "Possiamo guardare gli alberi e la vegetazione circostante e cercare di capire l'intera foresta", afferma DiMichele.
I signori di questa giungla erano i licopidi: piante squamose con tronchi fino a 6 piedi di circonferenza che crescevano fino a 120 piedi di altezza e portavano coni che producevano spore. Sembravano gigantesche lance di asparagi. Nella luce pallida del tunnel, tracce fossili di licopide di 30 piedi brillano sinuosamente sul tetto di scisto come pelli di alligatore.
Accanto ai licopidi ci sono le calamiti - cugine alte 30 piedi dell'attuale coda di cavallo - e antiche conifere delle dimensioni di una mangrovia conosciute come cordaite. Le felci da seme (non correlate alle felci moderne) sono cresciute di 25 piedi di altezza. Le felci arboree crescevano di 30 piedi, con corone di grandi fronde piumate.
Pochi fossili di animali sono stati trovati nella miniera - i prodotti chimici nell'antica acqua della palude potrebbero aver sciolto conchiglie e ossa - ma altri siti di oltre 300 milioni di anni fa, un periodo noto come Carbonifero, hanno prodotto fossili di millepiedi, ragni, scarafaggi e anfibi. Libellule mostruose con ali di apertura di 2, 5 piedi dominavano il cielo. (Sarebbero altri 70 milioni di anni prima dei primi dinosauri.)
E poi il terremoto ha colpito e questa foresta pluviale paludosa era sparita.
Uno dei motivi per cui il sito è così prezioso per gli scienziati è che apre una finestra sul mondo naturale appena prima di un periodo di grandi e sconcertanti cambiamenti. Per diverse centinaia di migliaia di anni dopo che questa foresta pluviale fu sepolta, felci arboree, licopidi e altre piante si contendevano il dominio: "una specie di caos vegetativo", afferma DiMichele. Per qualche ragione sconosciuta, le felci arboree prevalse, dice, e alla fine conquistò le foreste tropicali delle zone umide del mondo. Due terzi delle specie trovate nel Riola-Vermilion Grove sarebbero svanite. I potenti licopidi sono praticamente scomparsi.
I ricercatori offrono diverse possibili ragioni per il grande rinnovamento delle comunità vegetali circa 306 milioni di anni fa: rapidi cambiamenti delle temperature globali; essiccazione ai tropici; o, forse, sconvolgimento tettonico che ha eroso anche i depositi di carbone più vecchi, esponendo il carbonio che poi si è trasformato in anidride carbonica. Qualunque sia la ragione, l'atmosfera terrestre ha improvvisamente acquisito molta più anidride carbonica. Determinare la relazione tra questo antico cambiamento atmosferico e i cambiamenti nella vegetazione potrebbe fornire indizi su come l'ecosistema di oggi reagirà agli aumenti di anidride carbonica causati dalla combustione di combustibili fossili.
Il team di Riola-Vermilion Grove, dice DiMichele, sta usando la foresta fossile come punto di riferimento. I ricercatori stanno analizzando la composizione chimica dei depositi di carbone precedenti e successivi per misure di anidride carbonica antica, temperatura, precipitazioni e altre variabili. Finora, l'aumento del biossido di carbonio sembra essere abbastanza regolare nel tempo, ma il cambiamento nella vegetazione è più nervoso.
Confrontando i fossili precedenti a 306 milioni di anni fa e successivi, "hai un cambio di regime totale senza troppi avvertimenti", afferma DiMichele. "Dobbiamo guardare molto più da vicino al passato", aggiunge. "E questa è la nostra prima opportunità di vedere tutto."
Guy Gugliotta ha scritto di ghepardi e migrazioni umane per Smithsonian .
La foresta fossilizzata per lo più intatta (la punta di una fronda di felce arborea) è una "scoperta spettacolare", affermano i paleobotanici. (Layne Kennedy) 
I resti di una foresta di licopidi e altre stranezze si trovano a 230 piedi di profondità (John Nelson, a sinistra, e Scott Elrick ispezionano un soffitto di miniera ricco di fossili.) (Layne Kennedy) 
Un ramo licopidico. (Layne Kennedy) 
Un brusco cambiamento climatico 306 milioni di anni fa ha condannato l'antico ecosistema? I fossili della miniera di carbone del Vermillion Grove potrebbero contenere indizi. (Layne Kennedy)
