Кальций: факты и фактики

Кальций: факты и фактики
Кальций, 20-й элемент Таблицы Менделеева, красивый металл, впервые получен в 1808 году Гемфри Дэви электролизом извести; на его долю приходится 3,38% массы земной коры; занимает 5-е место по распространенности после кислорода, кремния, алюминия и железа; образует 385 минералов в природе, самые известные из них – кальцит, гипс, апатит, доломит, мрамор; входит в состав ракушек, панцирей и скелетов животных; сталактиты и сталагмиты в карстовых пещерах - это карбонат кальция, самое распространенное соединение кальция на Земле; в человеке массой 70 кг около 1,7 кг кальция, в основном он формирует кости. Эти факты науке известны давно, и казалось, что мы знаем о кальции все. Но в последние двадцать лет…

Откуда взялись скелеты? Глядя на другие планеты – Марс, Венеру, геохимики предполагают, что раньше и атмосфера Земли была углекислотной, состояла на 95% из углекислого газа. Сейчас же его содержание – сотые доли процента. Куда девался этот углекислый газ? Сформировал карбонатные осадочные породы либо превратился в ископаемое топливо. Это преобразование, скорее всего, прошло с помощью живых организмов, которые делают из карбоната кальция свои скелеты и панцири – от губок и иглокожих обитателей морских глубин до сухопутных улиток. Правда, так было не всегда. Первые животные, которые обзавелись скелетами, одноклеточные радиолярии и древние губки – делали их из кремнезема, так же поступают и вполне процветающие сейчас диатомовые водоросли. Лишь во время кембрийского взрыва, когда сразу возникло много новых видов, а он случился 515 миллионов лет тому назад, появляются скелеты – оболочки и раковины – из карбоната кальция. Считается, что так древние животные стали защищаться от расплодившихся хищников, а заодно получили невиданную ранее возможность для построения своего тела: крепить мышечные волокна к твердому скелету и создавать совершенно иные жизненные формы. Причину того, что карбонатные скелеты появились именно в начале кембрия, установили американские геологи во главе с Тимом Ловенстейном из Канзасского университета, о чем и рассказали в журнале «Geology» в июне 2004 года. Они проанализировали состав капелек воды, оказавшихся запертыми внутри осадочных пород на границе кембрия, и обнаружили, что за геологическое мгновение – всего-то 30 миллионов лет – содержание кальция в морской воде выросло троекратно! Неудивительно, что карбонат кальция –а он получается при реакции растворенного в воде кальция с углекислым газом – стал более доступен для живых организмов. Откуда взялся этот новый кальций? Подробности неизвестны, и геохимики прибегают к достаточно проверенному объяснению: это подводные вулканы вынесли в океан глубинные воды, насыщенные кальцием. Отчего это случилось один раз за историю планеты – они не уточняют. Но это событие было столь же значимым, как и обогащение атмосферы кислородом – с появлением карбонатных панцирей возник биогеохимический цикл карбоната кальция и из останков животных стали образовываться залежи карбонатных пород, которые практически навсегда изъяли из атмосферы огромное количество углекислого газа. В ходе эволюции, впрочем, материал твердого каркаса изменился – им стал другой кальциевый минерал, гидроксиапатит, построенный на основе фосфата кальция. Из него сделаны и наши кости.