Fossiili

Fossiili  (< lat. fossus, 'ylös kaivettu') on vähintään 10 000 vuotta sitten eläneen eliön jäännös. Fossiili voi olla kivettymä, valelma, painauma tai vaikkapa meripihkan sisälle jäänyt kokonainen hyönteinen. Siili, neidonhiuspuu ja varsieväkala ovat esimerkkejä elävistä fossiileista.  
Fossiilien kautta voidaan saada tietoja maapallon elämän historiasta. Tunnetuimpia fossiileja ovat dinosaurusten jäänteet, kivettymät ja painanteet. Paleontologia on fossiileja tutkiva tiede.

Fossiilien synty

Fossiileja syntyy usein kivettyminä: jonkin eläimen kovan osan kuten luiden tai kuoren rakenteet ovat korvautuneet mineraaleilla. Valelmat ovat syntyneet siten, että kokonaan sedimenttiin hautautuneen eläimen tai kasvin hajottua siitä on jäänyt jäljennös sitä ympäröivään kerrokseen. Painanteina säilyneet fossiilit voivat olla lähtöisin vaikkapa jalanjäljistä. 
Fossiilit ovat harvinaisia, koska kuolleen eliön jäänteet hajoavat nopeasti luontoon. Harvinaisia ovat erityisesti sellaiset fossiilit, missä kuollut eliö on säilynyt sellaisenaan tai melkein muuttumattomana. Fossiilin syntymiseen tarvitaan usein mahdollisimman nopeasti jokin maa-aine peittämään kuollutta eliötä, kuten maan- tai liejuvyöry. Selkärankaisten luurangot tuhoutuvat nopeasti ilmassa, ja myös esimerkiksi joidenkin merisimpukoiden kuoret liukenevat vähitellen meriveteen. Peittyminenkään ei välttämättä riitä, sillä happamat maakerrokset voivat tuhota muun muassa kalkkipitoisia simpukankuoria, tai eliön mädätessä voi muodostua kaasukuplia, jotka häiritsevät kivettymistä. Muitakin fossilisoitumistapoja on, esimerkiksi organismin nopea kivettyminen. Tätä prosessia edustaa Kivettynyt puu, sillä orgaaninen puumateriaali on aikojen kuluessa korvaantunut mineraaliaineksilla. Fossiilijäänteitä hävittävät eroosio ja mannerlaattojen painautuminen toistensa alle.
Kemiallisiksi fossiileiksi kutsutaan jäännöksiä menneestä elämästä, joita ei voida nähdä, mutta joita voidaan tutkia ja päätellä kemiallisten jäännösten perusteella. Niissä on siis yhdisteitä, joita tiedetään syntyvän elollisen toiminnan yhteydessä. Grönlannista löydetyissä 3 800 miljoonan vuoden ikäisissä maailman vanhimmissa kivissä on ollut kemiallisia fossiileja.

Iän määrittäminen

Fossiilien suhteellinen ikä voidaan arvioida sen perusteella, missä kohtaa kerrostumaa se oli ja mikä oli sen suhde muihin fossiileihin. Siten saadaan vertailukohde, onko kyseinen fossiili nuorempi vai vanhempi kuin joku toinen. Jos fossiili on iältään alle 50 000 vuotta, sen ikä voidaan arvioida hiilen isotooppien puoliintumiseen perustuvalla radiohiilimenetelmällä. Miljoonia vuosia vanhat fossiilit ajoitetaan joko zirkonkiteiden avulla tai eri isotooppien tunnettuihin puoliintumisaikoihin perustuvien ajoitusmenetelmien avulla. Vanhimmat tunnetut eliöfossiilit ovat Luoteis-Grönlannista löydetyt 3 700 miljoonaa vuotta vanhat stromatoliitit.

Fossiilit ja evoluutio

Fossiilit ovat tärkeitä evoluution ja evoluutioteorian todisteita, joista on voitu päätellä yli 100 000 kasvi- ja eläinlajin kuolleen sukupuuttoon. Fossiileja on listattu arviolta 250 miljoonaa yksilöä yli 250 000:sta eri lajista, ja ne ovat sopineet evoluutioteorian ennusteisiin eliöiden kehittymisestä. Vanhemmista kerrostumista löytyy uudempien elämänmuotojen edeltäjien fossiileja, juuri kuten Charles Darwin ennusti. Fossiiliaineiston perusteella eri ajoitusmenetelmiä hyödyntäen on rakennettu eliöiden sukupuita ja nämä on yleensä pystytty vahvistamaan ja tarkentamaan vertailevalla genetiikalla. Fossiiliaineistosta voidaan löytää myös erilaisia kehityssarjoja välimuotofossiilien avulla muun muassa kaloista sammakkoeläimiksi tai dinosauruksista linnuiksi. 
Kuitenkaan aina sukupuun rakentaminen pelkästään fossiilien perusteella ei onnistu, koska fossiiliaineistossa on aukkoja, pääasiassa fossilisoitumisen harvinaisuuden takia, mutta myös muista syistä. Evoluutioteorian mukainen välimuotofossiili ei välttämättä ole suoraan uuden lajin esi-isä, vaan sillä on piirteitä aikaisemmasta ja uudesta lajista. Löytämättömiä välimuotofossiileja kutsutaan usein ”puuttuviksi renkaiksi”.

Pseudo- ja subfossiilit

Pseudofossiileiksi kutsutaan kuvioita tai kuvioista muodostuvia sarjoja, jotka ovat muodostuneet kivien pintaan ja joita on mahdollisesti vahingossa luultu oikeiksi fossiileiksi, mutta tarkemmissa tutkimuksissa ne on havaittu ennemminkin geologisesti tai kemiallisesti kuin biologisesti muodostuneiksi kuvioiksi. Subfossiileiksi puolestaan kutsutaan sellaisenaan säilyneitä eliöiden jäänteitä, kuten mammuttien luita.

Fossiilit Suomessa

Fossiileja ei juurikaan löydy Suomen kallioperästä, koska se on hyvin vanhaa ja eri voimat ovat muokanneet ja muuttaneet sitä. Suomessa kallioperä koostuu lähinnä magmakivilajeista, ja siinä on vain vähän kerrostuneita kivilajeja, joista fossiileja yleensä löytyy. Fossiileja löytyy Suomesta lähinnä Ahvenanmaalta, jonka kalkkikivestä on löytynyt muinaisten merieläinten fossiileja.
Mannerjää hävitti Suomesta suurimman osan fossiilijäänteistä. Suurin osa Suomesta löydetyistä fossiileista on nuoria, viime jääkaudelta tai sen jälkeiseltä ajalta. Lapissa on yli miljardi vuotta vanhoja stromatoliittifossiileja Tervolan-Keminmaan alueella. Kyseessä on eroosiojäännös, jota jääkaudet eivät ole kuluttaneet pois.
Geologi Johannes Sederholm löysi 1800-luvun lopulla Näsijärven rantakalliosta ja -kivistä Hirviniemestä soikion muotoisia syvennyksiä, joille hän antoi nimityksen "arvoitukselliset hiilipussit". Nämä ovat vanhimmat Suomesta löytyneet fossiilit, niiden iäksi on arvioitu kaksi miljardia vuotta, ja niitä on löytynyt muualta maailmasta vain Etelä-Afrikasta ja Kanadasta. Löytöpaikka rauhoitettiin luonnonsuojelualueeksi vuonna 1962. Näitä 2–30 senttimetrin pituisia "hiilipusseja" esiintyy myös Näsijärven vastapäisellä rannalla Ylöjärven puolella.