За последние два десятка лет геохимия помогла получить ответы на самые раз­ные принципиальные вопросы. Заметим, что сегодня эта наука исследует распре­деление не только элементов, но также отдельных изотопов.

Когда на Земле появилась жизнь?

Древнейшие палеонтологические остат­ки имеют возраст 2,8 млрд. лет. Еще более древними (3,2 млрд. лет) счита­ют некоторые образования, по форме напоминающие микроорганизмы. Но и в еще более древних породах находят углеродистые соединения — какого они происхождения? Может быть, это остатки микропланктона? Соотношение изотопов углерода ¹²С/¹³С позволяет от­личить углеродистые соединения орга­нического происхождения от минераль­ных. Сегодня возраст следов, которые ученые расценивают как биологические, достигает 3,8 млрд. лет. В таком случае жизнь примерно на 0,8 млрд. лет моложе самой нашей планеты.

Когда на Земле появилась вода?

В Западной Австралии (Джек Хиллс) найдены окатанные цирконы, которые считаются старейшими в мире. «Окатан­ные» — значит на них воздействовали те­кучие воды и лед. Возраст цирконов — 4,4 млрд. лет — установлен уран-свинцовым методом радиоизотопного датирования (циркон содержит уран в следовых коли­чествах). Получается уже тогда на Земле была вода? По соотношению изотопов кислорода ¹⁸О/¹⁶О в составе силиката циркония ZrSiO₄ (основного компонента циркона) можно судить о том, в каких ус­ловиях формировались кристаллы. Уста­новив это соотношение, ученые сделали вывод, что действительно на поверхности Земли уже тогда, больше 4 млрд. лет на­зад, была вода. Этот вывод был подтвержден и другими методами.

Изотопные соотношения кислорода в цирконах, которые показывают, что вода на Земле была с самого ее образования

Но возраст самой Земли оценивается в 4,5 млрд. лет, когда она возникла путем аккреции (слипания) частиц протопланетного диска. Результаты исследования австралийских цирконов подтверждают, что гидросфера и атмосфера Земли возникли в фазу аккреции, почти одно­временно с самой Землей. Кстати, ученик В. И. Вернадского геохимик К. П. Флорен­ский обосновал это еще в 1965 году.

Как образовались рудные месторож­дения?

Много лет ученые спорят о том, какова роль мантии Земли в формировании рудных месторождений. Существовало предпо­ложение, что потоки флюидов (в геологии флюид — это жидкие и газообразные лег­коподвижные компоненты магмы или рас­творы, циркулирующие в земных глубинах) прорываются из мантии на поверхность и именно из них образуются полезные ископаемые. В 2012 году были опублико­ваны собранные в Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского данные статистического анализа многих тысяч определений, по которым можно судить о том, сколько воды во флюидных включениях магматических пород. Эти циф­ры, полученные в различных лабораториях мира, говорят о том, что мантия — сухая: содержание воды в мантийных породах менее одного процента. Иными словами, вода, равно как и соединения хлора, — это вещества, содержащиеся преимуществен­но в земной коре, но не в мантии. А значит и те флюиды, из которых потом образуются рудные месторождения, — не мантийного, а более поверхностного происхождения.

Причина потепления

Исследование льдов Антарктиды по­зволило восстановить температуру и содержание СО₂ в атмосфере Земли за последние 800 тысяч лет. Корреляция этих двух параметров очень хорошая — чем теплее, тем больше в атмосфере СО₂. Никаких техногенных выбросов тог­да, естественно, не было. Тем не менее на Земле случались периоды и более теплые, и более холодные, чем сейчас, и содержание СО₂ в атмосфере поднима­лось выше современного и опускалось ниже. Все эти колебания, очевидно, не связаны с человеческой деятельностью. Но что из этих двух параметров причина, а что следствие?

Колебания температуры (верхняя кривая) и содержания углекислого газа (нижняя кривая) в миллионных долях (ppm) за 800 тыс. лет. Данные, полученные из ледового керна с купола «С» и «Тейлора». Горизонтальные пунктирные линии — среднее значение температуры или содержание СО. Вертикальные пунктирные линии — начало и максимум потепления

Если рассмотреть начала подъема кривых, то можно заметить, что содер­жание углекислоты в атмосфере следует за подъемом средней температуры. Это говорит о том, что сначала проис­ходит потепление и только потом растет концентрация углекислого газа. Дело в том, что в Мировом океане углекислоты растворено в 60 раз больше, чем во всей атмосфере, и повышение температуры океана уменьшает его буферную емкость. Поэтому, возможно, причина нынешнего потепления не парниковый эффект, а возросшая активность Солнца — споры ученых на эту тему продолжаются.