thumb|Squelette de baleine Miocène fossilisé in situ dans le désert d'Ica, Pérou. vignette|Fossile de Lethe corbieri, papillon de l'Oligocène de Provence, France. vignette|Ammonite fossilisée. vignette|Poisson (Coelodus costai) fossilisé exposé au musée d'histoire naturelle de Milan. vignette|Libellule (Cordulagomphus) fossilisée.
Un (du latin fossilis, « tiré de la terre », adjectif dérivé du verbe fodere, « fouir ») est la trace plus ou moins minéralisée d'un ancien organisme vivant ou de son activité passée, ou bien son simple moulage, conservés dans une roche sédimentaire. Il peut s'agir de restes plus ou moins bien conservés de l'organisme lui-même (ossements, dents, feuilles, mycélium, biofilm) ou d'empreintes qu'il a laissées (empreintes de pas, de peau ou d’autres téguments), de moulages externes naturels (dans de l’ambre, par exemple), de terriers, de stromatolithes, de coprolithes Les fossiles et les processus de fossilisation sont principalement étudiés dans le cadre de la paléontologie, mais aussi dans ceux de la géologie, de la préhistoire humaine et de l'archéologie.
Suivant les espèces et les périodes, les fossiles peuvent être de différentes qualités et plus ou moins abondants. Comparativement au nombre des êtres vivants morts, le processus de fossilisation est rare, les conditions de la fossilisation étant rarement réunies. De ce fait, les témoignages qu'apportent les fossiles sur plus de trois milliards d'années d'évolution de la vie sur Terre sont lacunaires, sauf cas exceptionnel (fossilisation intégrale d'un périmètre et d'une biocénose à la suite de coulées sédimentaires sous-marines ou volcaniques pyroclastiques, par exemple). Jusqu'ici, plusieurs dizaines de milliers d'espèces de fossiles ont été identifiées, sachant qu'une espèce de fossile ne correspond pas forcément au phénotype d'une espèce biologique disparue, mais peut n'être qu'un juvénile, une variété, une forme larvaire, une exuvie, un œuf ou une trace de déplacement d'une même espèce vivante (voir « type »).
La fossilisation peut être plus ou moins complète selon les circonstances (par exemple, l'anoxie et la non-turbidité d'un sédiment sont des facteurs favorisant la fossilisation des parties molles) ; si la roche contenante est métamorphisée, les fossiles le seront aussi. Les restes d'êtres vivants enrobés dans de l'ambre, momifiés dans du bitume ou bien congelés dans le pergélisol ne sont pas à proprement parler des fossiles, puisqu'ils ne sont pas minéralisés, mais sont assimilés à eux dans le langage courant. Quand, pour les périodes récentes, la fossilisation est inachevée, on parle de semi-fossilisation. vignette|Ammonite silicifiée, vue au microscope (agrandie ×240).
Éléments historiques vignette|Trilobite perminéralisé (Asaphus kowalewskii).|alt= vignette|Ammonites (Dactylioceras sp.) et Bélemnite, calcaire noir du Jura souabe. vignette|Fossile de crevette, datant du Crétacé. vignette|Poisson Priscacara liops fossilisé, visible au monument national de Fossil Butte (Nebraska).
Depuis la Préhistoire, l'homme a trouvé de nombreux fossiles, restes d'organismes pétrifiés par les minéraux qui les ont remplacés ou qui ont conservé leur enveloppe extérieure. Si la plupart des interprétations étaient plus ou moins fantaisistes (« os de monstres » tels les titans, géants, satyres, centaures, cyclopes, dragons, trolls ou gnomes ; traces de déluges)Dans ses conférences et interviews, Guillaume Lecointre, coordonnateur du Guide critique de l'évolution, Belin 2009, souligne que beaucoup de mythes ont pu apparaître à la suite d'observations sans analyse scientifique : des fossiles marins en montagne ont pu donner lieu aux récits de déluges ; des ammonites Ceratitida à enroulement incomplet ont été comprises comme des cornes de béliers géants (d'où leur nom) ; des ossements de grande dimension ont accrédité l'existence des dragons, tarasques et géants… ; des crânes dElephas falconeri ont pu être interprétés comme des têtes de cyclopes (la fosse nasale étant prise pour une orbite unique) comme le souligne aussi Linda Gamlin dans L'évolution, 1994, Gallimard, collection « La passion des sciences » sur Des éléphants de au garrot citée par Stéphane Deligeorges dans La Recherche et dans Réponse à Tout, 227, mai 2009, ; des crânes de gigantopithèques (perdus pour la science, qui ne dispose que de dents) ont pu être à l'origine du mythe du yéti évoqué par Bernard Heuvelmans dans Sur la piste des bêtes ignorées, Paris, Plon, 1955 ; des tentacules flottants d’Architeuthis (décrit scientifiquement en 1857 par Japetus Steenstrup) pouvaient être interprétés comme des serpents de mer géants ou des restes de kraken, également évoqués par Bernard Heuvelmans., quelques auteurs de l'Antiquité, comme Aristote, les ont, d'une façon générale, interprétés correctement. Le terme « fossile » est employé depuis Pline l'Ancien au .., et son utilisation fut récupérée au par Georgius Agricola, pour faire allusion à un corps enterré, que ce soient des restes d'organismes ou de minéraux intégrés dans les matériaux de la croûte terrestre. Cette situation curieuse a perduré jusqu'au début du .
Léonard de Vinci comprenait néanmoins dès le que ces fossiles ne pouvaient pas être considérés, comme on le pensait alors en Europe, comme des témoignages du Déluge biblique. « En un tel cas, écrivait-il, ils seraient épars dans le plus grand désordre au lieu d'être empilés en couches successives nettes comme dans des traces de crues successives John Avery, , World scientific, 1993, .. » Toutefois, les deux idées essentielles à leur propos, soit leur origine organique et le fait qu'il s'agisse de témoignages de formes de vie disparues ayant existé avant le présent, n'ont pas été véritablement appréhendées avant le .
Les premiers progrès réels découlent d'une hypothèse formulée au début du : les terrains contenant des fossiles d'animaux ou végétaux marins devaient en toute logique avoir été recouverts par la mer ou l'eau douce (notamment lors des crues), afin qu'ils s'y déposent sur le fond, s'enfoncent sur le lit sédimentaire, et soient recouverts par les couches suivantes. C'est la première fois que le fossile est envisagé comme indice stratigraphique. Toutefois, le poids de l'idée de génération spontanée, selon laquelle les espèces étaient apparues les unes après les autres et d'origine divine, empêcha une interprétation systématisée et approfondie des causes du renouvellement des espèces, telle que logiquement déduite de l'étude des fossiles.
Au , Charles Lyell décrit les fossiles comme les . Cette définition reste valable, bien que désormais on accorde une plus grande ampleur au terme, en incluant les manifestations de l'activité de ces organismes telles que les excréments (coprolithes), les restes de constructions organiques, les traces d'empreintes et autres impressions de parties du corps (écailles, plumes, denticules, squelettes, feuilles, graines, troncs, etc.).
Ainsi l'idée d'une filiation entre les espèces fait son chemin, notamment par les écrits de Étienne Geoffroy Saint-Hilaire et Jean-Baptiste de Lamarck. Mais les visions dogmatiques des Églises s'opposent à ce transformisme évolutionniste, et la controverse atteint son paroxysme lorsqu'à la question des origines de la vie végétale et animale s'ajoute celle des origines de l'Homme. C'est également au que la paléontologie se scinda en trois grandes branches qui subsistent toujours, sous la forme de spécialités disciplinaires : la paléontologie descriptive et comparative initiée par Georges Cuvier ; la paléontologie évolutive de Jean-Baptiste de Lamarck et un peu plus tard, la paléontologie stratigraphique de Nicolaus Michael Oppel et d'Alcide Dessalines d'Orbigny. Suit la paléogéographie vers 1830.
Comme en astronomie à la fin du Moyen Âge, en paléontologie les découvertes du ont contrarié les convictions créationnistes et fixistes de certains croyants qui lisaient les livres sacrés (codes symboliques de morale) comme s'il s'agissait de descriptions scientifiques. Aujourd'hui, cette controverse est éteinte, mais en revanche, les fossiles, la géologie tout entière, l'essentiel de la biologie et les conclusions de leurs études sont toujours réfutés par les groupes créationnistes présents en milieu chrétien (surtout néo-protestant), juif (ultra-orthodoxe) et musulman (surtout islamiste)Il s'agit de groupes appelés intégristes qui interprètent les livres sacrés de leur religion au pied de la lettre comme si c'étaient des ouvrages scientifiques : voir Dylan T. Lovan, High-tech museum brings creationism to life: Biblical account is taken as scientific gospel at $25 million Creation Museum (« Un musée de pointe pour défendre le créationnisme : le récit biblique considéré comme scientifique au Creation Museum, qui a coûté 25 millions de dollars », consulté le 31 juillet 2006), les sites Site officiel du Creation Museum et Site officiel d'Answers in Genesis, et les articles Créationnisme Jeune-Terre ou Haroun Yahya.. Multidisciplinaire, organisée comme une enquête historique, l'étude des fossiles a également eu des implications importantes sur le rapport de l'Homme au temps, par exemple sur la question de l'âge de la Terre ou du vivant, ou encore sur la question des durées — l'unité temporelle de base d'un fossile est le million d'années, un laps de temps sans commune mesure avec l'immédiateté humaine. Grâce à des progrès rapides et importants dans les techniques d'observation et d'investigation, la connaissance des fossiles et de la fossilisation au cours des temps géologiques a réalisé ses plus grandes avancées à partir du début du .
L'examen et le réexamen des fossiles sont constamment renouvelés chaque fois qu'il est possible d'utiliser des techniques plus modernes. L'application de ces techniques implique parfois la modification des approches précédentes. Par exemple, la tomographie aux rayons X a permis l'étude microtomographique des os et la restitution des moulages cérébraux des Dinosauriens, contribuant à faire voler en éclats le préjugé qui les imaginait comme des animaux « à sang froid, lents et stupides ». L'un des derniers fossiles remarquables à avoir été tomographiés est celui de Futalognkosaurus dukei, un dinosaure du clade des Lognkosauria, découvert en 2007 : le squelette était intact à 70 % et il est le troisième plus grand fossile au monde et aussi le plus complet d'entre eux. Ou encore, à la suite d'un examen mené en 2006 avec ces techniques tomographiques, la famille qui contient les vers Markuelia a été rapproché des Priapuliens, des Nématodes et des Arthropodes.
Localisation des sites fossilifères
Certaines régions du globe sont particulièrement connues pour l'abondance de leurs fossiles. Ces sites fossilifères d'une qualité exceptionnelle portent le nom de Lagerstätten (littéralement « lieu de rangement », en allemand). Ces formations résultent probablement de l'enfouissement de carcasses dans un environnement anoxique avec très peu de bactéries aérobies, ce qui a ralenti le processus de décomposition. Sur l'échelle des temps géologiques, les lagerstätten s'étendent du Cambrien à nos jours.
Parmi ces sites, on trouve notamment les marnes jurassiques de La Voulte-sur-Rhône (conservation des parties molles de céphalopodes en trois dimensions), les schistes de Maotianshan en Chine et ceux de Burgess en Colombie-Britannique., le parc national de Miguasha au Canada ou le calcaire lithographique de Solnhofen en Bavière. Celui-ci détient, entre autres, un exemple dArchéoptéryx. Ces gisements fossilifères sont tellement rares que chacune des découvertes ou redécouvertes qui y sont faites bouleverse la vision de la progression de la vie.
Registre fossile