Under Antarktis sommar, från slutet av november till januari, UW-Milwaukee-geologerna Erik Gulbranson och John Isbell klättrade på McIntyre Promontorys frusna sluttningar i de transantarktiska bergen. Högt över isfälten, de kammade bergets grå stenar efter fossiler från kontinentens gröna, skogbevuxen förflutna.

Vid resans slut, geologerna hade hittat fossila fragment av 13 träd. De upptäckta fossilerna avslöjar att träden är över 260 miljoner år gamla, vilket betyder att denna skog växte i slutet av permperioden, före de första dinosaurierna, när Antarktis fortfarande låg på sydpolen.

"Folk har känt till fossilerna i Antarktis sedan Robert Falcon Scott-expeditionen 1910-12, sade Gulbranson, paleoekolog och gästadjunkt vid UWM:s institution för geovetenskap. "Dock, större delen av Antarktis är fortfarande outforskat. Ibland, du kan vara den första personen som någonsin bestiger ett visst berg."

Tidsramen är precis vad de letar efter. Permperioden slutade för 251 miljoner år sedan i historiens största massutrotning, som jorden snabbt skiftade från ishus till växthusförhållanden. Mer än 90 procent av arterna på jorden försvann, inklusive polarskogarna. Gulbranson tror att träden i de antarktiska skogarna var en extremt rejäl art och försöker avgöra varför de gick ut.

Många forskare tror nu att en massiv ökning av atmosfäriska växthusgaser, som koldioxid och metan, orsakade utrotningen av Perm-Trias. Det är troligt att under 200, 000 år – en kort tid, geologiskt sett – vulkanutbrott i Sibirien släppte ut många ton växthusgaser i atmosfären.

Isbell, en framstående professor i geovetenskap vid UWM, har tidigare studerat Antarktis permiska isavlagringar för att avgöra hur klimatet förändrades. På denna expedition, han använde klipporna runt de fossiliserade träden för att avgöra hur fossilerna passar in i Antarktis geologiska historia.

"Den här skogen är en glimt av livet innan utrotningen, som kan hjälpa oss att förstå vad som orsakade händelsen, ", sa Gulbranson. Det kan också ge ledtrådar till hur växter var annorlunda än idag.

Vid slutet av permperioden, Antarktis var varmare och fuktigare än det är idag. Världens kontinenter, som vi känner dem, packades ihop i två gigantiska landmassor – en i norr och en i söder. Antarktis var en del av Gondwana, superkontinenten som sträcker sig över södra halvklotet som även inkluderade dagens Sydamerika, Afrika, Indien, Australien och den arabiska halvön.

Det skulle ha varit en blandning av mossor, ormbunkar och en utdöd växt som heter Glossopteris, och det är troligt att denna skog sträckte sig över hela Gondwana.

Gulbranson sa att de fossila skogarna såg annorlunda ut än skogarna idag. Under permperioden, skogar var en potentiellt låg mångfaldssammansättning av olika växttyper med specifika funktioner som påverkade hur hela skogen reagerade på miljöförändringar. Detta står i kontrast till moderna högbreddsskogar som uppvisar större växtmångfald.

"Denna växtgrupp måste ha kunnat överleva och frodas i en mängd olika miljöer, " sa Gulbranson. "Det är extremt sällsynt, även i dag, för att en grupp ska dyka upp över nästan ett helt halvklot av jordklotet."

Men inte ens dessa robusta skogar överlevde massutrotningens höga koldioxidkoncentrationer.

De motståndskraftiga växterna måste också ha överlevt genom de polära ytterligheterna av evigt ljus och totalt mörker. Även i ett varmare förflutet, polarområdena skulle ha upplevt månader av mörker på vintern och skulle ha gått utan solnedgång under sommarmånaderna.

Genom att studera de bevarade trädringarna, Gulbranson och kollegor har funnit att dessa träd snabbt övergick från sommaraktivitet till vintervila, kanske inom en månad. Moderna växter gör samma övergång under flera månader och sparar också vatten genom att göra mat på dagen och vila på natten. Forskare vet ännu inte hur månader av evigt ljus skulle ha påverkat växternas dag- och nattcykler.

"Det finns inget sådant idag, ", sade Gulbranson. "Dessa träd kunde slå på och av deras odlingscykler som en ljusströmbrytare. Vi vet att vinteravstängningen skedde direkt, men vi vet inte hur aktiva de var under sommaren och om de kunde tvinga sig själva till dvala medan det fortfarande var ljust ute."

Han kommer att återvända till platsen senare denna månad och stanna till och med januari 2018. Han hoppas kunna lära sig mer om utrotningshändelsen. Han har tidigare inte kunnat studera utrotningsperioden på grund av väderbegränsningar och flygplansproblem.

Gulbranson kommer att leta efter avlagringar från massutrotningen för att se om han kan avgöra exakt hur skogarna svarade när koldioxid steg.

"Det geologiska rekordet visar oss början, mitten och slutet av klimatförändringarna, ", sa Gulbranson. "Med ytterligare studier, vi kan bättre förstå hur växthusgaser och klimatförändringar påverkar livet på jorden."