Jónas lauk lokaprófi í náttúruvísindum árið 1838 með jarðfræði og steinafræði sem sérgrein.
Á námsárunum skrifaði hann og þýddi greinar um náttúruvísindi og hélt, þann 7. febrúar 1835, fyrirlestur um fugla fyrir landa sína í Kaupmannahöfn. Fyrirlesturinn birtist, að Jónasi látnum, í Fjölni 9. árgangi 1847, bls. 58-72.
Í Fjölni 1. árgangi 1835, bls. 99-129, birtist grein Jónasar „Um eðli og uppruna jarðarinnar“. Þetta mun vera eina jarðfræðigrein Jónasar sem birtist á íslensku samkvæmt því sem fram kemur hjá Sigurði Steinþórssyni í grein um jarðfræðinginn Jónas (Ritverk Jónsar Hallgrímssonar - Skýringar og skrár, 1989, bls. 66).
Meðal greina um náttúruvísindi sem Jónas þýddi voru grein eftir Georg Cuvier um eðlishætti fiska sem birtist í Fjölni 2. árgangi 1836, bls. 3-14, og grein um seli eftir Sven Nilson.
Frá árinu 1837 sinnti Jónas rannsóknarstörfum í náttúrufræði og fór nokkrar rannsóknarferðir um Ísland þar sem hann gerði athuganir og safnaði sýnishornum. Hann skráði athuganirnar ásamt upplýsingum úr ritum um dýrafræði í dagbækur sem hann hélt á ferðum sínum. Dagbækurnar eru að mestu skrifaðar á dönsku og eru minnisatriði fyrir skýrslur og greinar um vísindastörfin. Jónas skrifaði yfirlit yfir rannsóknir sínar á Íslandi í skýrslu sem nefnist „Fimm sumarferðir“ og er uppkast að eiginhandarriti skýrslunnar varðveitt á Þjóðminjasafni Íslands (Þjms. 12166). Yfirlitið var frumprentað í Rit eftir Jónas Hallgrímsson III: Dagbækur, yfirlitsgreinar og fleira, bls. 267-278.
Jónas fór í fyrstu rannsóknarferðina á Íslandi sumarið 1837 á eigin vegum og eftir þá ferð skrifaði hann greinar, um Geysi og Strokk, norðurljós, kaldavermsl og hitaútgeislun jarðaryfirborðsins, sem birtust í Naturhistorisk Tidsskrift . Einnig skrifaði hann grein um útselinn (Nogle bemærkninger om den islandske útselur) fyrir sama tímarit.
Brot úr dagbókum Jónasar frá ferðalögum sumarsins 1837, í eiginhandarriti, eru varðveitt á Landsbókasafni (ÍB 10 fol), á Geologisk Museum í Kaupmannahöfn (Det Islandske Arkiv I. 7, uppskrift af námsferð um Heimaey) og í Árnastofnun (KG 31 a). Í þessari fyrstu rannsóknarferð fór Jónas til Vestmannaeyja og dvaldi síðan í nokkurn tíma á Breiðabólstað hjá Tómasi Sæmundssyni áður en hann hóf að kanna umhverfi Reykjavíkur, einkum Esju. Eftir dvöl í Reykjavík fór Jónas austur að Geysi og hélt þaðan norður í Öxnadal.
Í ágúst 1838 lagði Jónas til við Kaupmannahafnardeild Hins íslenska bókmenntafélags að félagið léti rita Íslandslýsingu. Tillaga Jónasar var samþykkt og var hann ásamt fjórum öðrum mönnum skipaður í framkvæmdanefnd verksins. Markmiðið var að gefa út nákvæma lýsingu á Íslandi ásamt uppdrætti Björns Gunnlaugssonar af landinu. Jónas vann að Íslandslýsingunni og hafði gert drög að ýmsum köflum þegar hann lést, s.s. um líffræði spendýra, íslensk spendýr, fugla og fiska.
Jónas dvaldi á Íslandi frá vori 1839 til hausts 1842 og fór í rannsóknarferðir um landið á sumrin en dvaldi á veturna í Reykjavík. Til rannsóknarferðanna fékk hann styrk frá rentukammeri og úr Sjóðunum til almennra þarfa.
Í ferðinni sumarið 1839 byrjaði Jónas á að kanna austanvert Norðurland og gerði m.a. rannsóknir á brennisteinsnámum við Mývatn og Fremrinámur. Í greininni „De islandske Svovllejer“ segir Jónas frá árangri rannsóknanna en þar segir hann líka frá rannsókn sem hann og Japetus Steenstrup, vinur hans og skólabróðir, gerðu í Krýsuvík. Greinina er hægt að lesa í Rit eftir Jónas Hallgrímsson, IV. bindi, bls. 8-66. Eiginhandarrit úr dagbókum Jónasar frá rannsóknarferðinni til Norðurlands er varðveitt á Landsbókasafni (ÍB 6 8vo) og á Geologisk Museum (Det Islandske Arkiv I. 7. Et kort Uddrag af min Dagbog fört i Sommeren 1839).
Haustið 1839 fór Jónas til að skoða surtarbrandslög í inndölum Skagafjarðar, að því loknu reið hann upp í Nýjabæjarfjall úr Austurdal á leið til Eyjafjarðar en hreppti þar illviðri og varð innkulsa og átti í veikindum vegna þessa mestallan veturinn 1839-1840.
Veturinn 1839 vann Jónas að drögum að íslenskri eldfjallasögu sem hann endurbætti síðar og þýddi á dönsku. Hvorugt ritið var gefið út; íslenska handritið lenti í skjalasafni Bókmenntafélagsins en hið danska í gögnum Japetusar Steenstrup.
Í apríl 1840 lagði Jónas til við Reykjavíkurdeild Hins íslenska bókmenntafélags að komið yrði á neti veðurstöðva um landið. Tillagan var samþykkt og var Jónas í þriggja manna nefnd sem valdi þá staði þar sem veðurbækurnar skyldu haldnar. Veðurbækurnar eru varðveittar í skjölum Bókmenntafélagsins.
Sumarið 1840 ferðaðist Jónas um Vesturland allt norður á Hornstrandir ásamt Steenstrup, sem var einn fremsti náttúrufræðingur Dana á 19. öld. Í ferðakveri Jónasar frá sumrinu 1840, sem varðveitt er á Þjóðminjasafni (Þjms. 12171), er áfangaskrá sem skrifuð er á dönsku og greinar frá ferðum að Esju, um Ölves og um Vesturland. Einnig eru til brot úr dagbókum Jónasar og minnisgreinar frá ferðunum sem geymd eru á Þjóðminjasafni og á Landsbókasafni. Á Þjóðminjasafni (Þjms. 12168) eru varðveitt dagbókarbrot úr ferð frá Reykjavík til Krýsuvíkur og minnisgreinar úr ferð á Seltjarnarnes og í Viðey. Einnig eru á Þjóðminjasafni brot úr dagbókum úr ferð um Borgarfjörð (Þjms. 12169). Landsbókasafn varðveitir dagbókarbrot úr ferð um Árnessýslu (ÍB 27 4to).
Veturinn 1840-1841 vann Jónas m.a. að þýðingu bókarinnar „Stjörnufræði“ eftir Ursin. Bókin kom út í íslenskri þýðingu Jónasar í Viðey vorið 1842. Einnig stundaði Jónas ýmis vísindastörf þennan vetur og skrifaði hjá sér minnisatriði ýmist á dönsku eða íslensku í bækur sem hann merkti „Annotationsbog“. Bækurnar eru varðveittar á Landsbókasafni (ÍB 27 4to).
Í júní 1841 fór Jónas með hóp manna að Þingnesi í Elliðavatni til að grafa í forn búðastæði þar. Jónas samdi greinargerð um uppgröftinn fyrir Hið norræna fornfræðifélag. Skýrsluna skrifaði hann upp úr dagbókum og eru tvö dagbókarbrot frá uppgreftrinum varðveitt í sömu stílabók á Landsbókasafni (JS 123 4to). Skýrslan um uppgröftinn, sem heitir „Uddrag af Naturforsker J. Hallgrimssons Dagböger fra hans Reise i Island, Sommeren 1841, forsaavidt angaaer antiqvariske Iagttagelser“, er varðveitt í þremur hreinrituðum kverum á Landsbókasafni þ.e. eiginhandarrit í JS 124 4to, eiginhandarrit í JS 125 4to og uppskrift í JS 126 4to. Skýrslan var frumprentuð í Rit eftir Jónas Hallgrímsson III: Dagbækur, yfirlitsgreinar og fleira, bls. 161-194.
Jónas ferðaðist um Vesturland og vestanvert Norðurland sumarið 1841. Hann skrifaði áfangaskrá á íslensku í ferðakver sitt sem varðveitt er á Þjóðminjasafni (Þjms. 12172). Dagbók frá sumarferð Jónasar 1841 er varðveitt á Landsbókasafni (ÍB 10 fol) í sömu bók og dagbókarupphafið frá sumrinu 1837. Afskrift að upphafi dagbókarinnar frá sumrinu 1841 er varðveitt á Þjóðminjasafni (Þjms. 12167).
Veturinn 1841-1842 dvaldi Jónas sem fyrr í Reykjavík og stundaði ýmis vísindastörf ásamt því að koma á fót náttúrugripasafni. Náttúrugripasafnið var í því húsi sem í dag er þekkt sem Stjórnarráðshúsið en árið 1846 var safnið afhent lærða skólanum.
Vorið 1842 hlaut Jónas vísindastyrk frá konungi og fór í mikla jarðfræðiferð til Austurlands. Hann fór til Reyðarfjarðar og upp á Hérað og í Vopnafjörð sem var nyrsti áfangastaðurinn í ferðinni. Jónas lét gera afskrift af jarðfræðidagbók frá sumrinu 1842 fyrir rentukammerið. Afskriftin er varðveitt á Háskólasafninu í Kaupmannahöfn (Add. 306 fol). Fyrirsögn afskriftarinnar er: „Geologisk Dagbog fört af J. Hallgrimssen paa en Reise langs Islands Syd og Ostkyst Sommeren 1842“. Frumprentun í Rit eftir Jónas Hallgrímsson III: Dagbækur, yfirlitsgreinar og fleira, bls. 208-260.
Jónas fór frá Íslandi í október 1842, í síðasta sinn, með skipi frá Eskifirði og kom til Kaupmannahafnar í byrjun nóvember.
Heimildir:
Arnþór Garðarsson. (1989). Dýrafræðingurinn Jónas Hallgrímsson. Í Haukur Hannesson, Páll Valsson, Sveinn Yngvi Egilsson, Ritverk Jónasar Hallgrímssonar IV. bindi: Skýringar og skrár (bls. 54-61). Reykjavík: Svart á hvítu.
Haukur Hannesson, Páll Valsson, Sveinn Yngvi Egilsson (ritstjórar). (1989). Ritverk Jónasar Hallgrímssonar IV. bindi: Skýringar og skrár. Reykjavík: Svart á hvítu.
Páll Valsson. (1999). Jónas Hallgrímsson: Ævisaga. Reykjavík: Mál og menning.
Rit eftir Jónas Hallgrímsson III: Dagbækur, yfirlitsgreinar og fleira. (1933). Reykjavík: Ísafoldarprentsmiðja.
Rit eftir Jónas Hallgrímsson IV: Ritgerðir, jarðfræðilegar og landfræðilegar, og fleira.(1934). Reykjavík: Ísafoldarprentsmiðja.
Sigurður Steinþórsson. (1989). Jarðfræðingurinn Jónas Hallgrímsson. Í Haukur Hannesson, Páll Valsson, Sveinn Yngvi Egilsson, Ritverk Jónasar Hallgrímssonar IV. bindi: Skýringar og skrár. (bls. 62-88). Reykjavík: Svart á hvítu.