مقالة منهجية

حدائق الكيميائية كما تدفق من خلال المفاعلات محاكاة الأنظمة الحرارية المائية الطبيعية

DOI:

10.3791/53015

⸱

نوفمبر 18, 2015

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 2NASA Astrobiology Institute, Icy Worlds, 3Blue Marble Space Institute of Science, 4Citrus College

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نصف تكوين الحديقة الكيميائية من خلال تجارب الحقن التي تسمح بالمحاكاة المعملية لأنظمة الحدائق الكيميائية الطبيعية التي تتشكل في فتحات التهوية الحرارية المائية البحرية.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا نبلغ عن عمليات محاكاة تجريبية لنمو المداخن الحرارية المائية باستخدام طرق الحدائق الكيميائية للحقن. يسمح تعدد استخدامات هذا النوع من التجارب باختبار العديد من كيمياء المحيطات / السوائل الحرارية المائية المقترحة التي يمكن أن تكون قد دفعت ردود فعل تجاه أصل الحياة في البيئات على الأرض المبكرة أو المريخ المبكر أو حتى عوالم أخرى مثل الأقمار الجليدية للكواكب الخارجية. نعرض التجارب التي تشمل نمو هياكل الحدائق الكيميائية في ظل ظروف نقص الأكسجين التي تحاكي الأرض المبكرة ، وإدراج المكونات النزرة للفوسفات / المواد العضوية في محلول الحقن لدمجها في الهيكل ، وتبديل محلول الحقن لإدخال أنيون ترسيب ثانوي ، وقياس إمكانات الغشاء الناتجة عن الحدائق الكيميائية. باستخدام هذه الطريقة ، تم تشكيل هياكل حدائق كيميائية ذاتية التجميع تحاكي المداخن الطبيعية المترسبة في الينابيع الحرارية المائية البحرية ، ويمكن استخدام هذه الرواسب بنجاح كمفاعلات متدفقة عن طريق التغذية من خلال العديد من الحقن "الحرارية المائية" المتتالية.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

"الحدائق الكيماوية" هي رواسب الذاتي تجميع غير العضوية التي طورت حيث اثنين من سوائل كيمياء المتناقضة تتفاعل 1،2. وكانت هذه الهياكل غير العضوية الذاتي تجميع موضوع الاهتمام العلمي لأكثر من قرن ويرجع ذلك جزئيا إلى مظهرها بيوميمتيك، وقد سعت العديد من الدراسات التجريبية والنظرية لفهم مختلف الجوانب المعقدة وظائف الممكنة لنظم حديقة الكيميائية 3. وتشمل الأمثلة الطبيعية للحدائق الكيميائية المعدنية "مدخنة" الرواسب التي تنمو حول ينابيع المياه الحارة والتسربات، وقيل أن هذه يمكن أن توفر بيئات معقولة للحياة في الظهور 4. لتنمو في حديقة الكيميائية محاكاة المائية الطبيعية تنفيس مدخنة، يجب حل خزان يمثل تكوين المحي....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. اعتبارات السلامة

  1. استخدام معدات الوقاية الشخصية (معطف المختبر، نظارات واقية وقفازات النتريل، والأحذية المناسبة) لمنع ضد تسرب أو الإصابة الكيميائية. استخدام المحاقن والإبر، والحرص على عدم ثقب القفازات. رعاية أثناء الإعداد التجربة للتحقق من جهاز للكشف عن التسربات عن طريق إجراء الحقن الأولى مع ضعف المقطر H 2 O ([ده 2 O)، وتحقق الاستقرار في قارورة رد فعل على الموقف، قبل أن يضيف المواد الكيميائية.
  2. إجراء هذه التجربة مع أي حديقة صفة الكيميائية، ولكن واحدة من الكواشف التي ن....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

وبعد البدء في حل حقن لتغذية الحل الخزان، بدأ حديقة راسب الكيميائي لتشكل في واجهة السوائل، واستمر هذا الهيكل في النمو على مدى الحقن (الأرقام 4-7). في التجارب ذكرت هنا، كان الحقنة الأولى هيدروكسيد الصوديوم (التي يمكن تعديلها لتشمل L-ألانين و / أو بيروفسفات)، وكان الحل الخزان 1: خليط 3 من الحديد 3+ / الحديد 2+، مما أسفر عن مختلطة -redox للدولة oxyhydroxide الحديد يعجل. عرضت الحدائق الكيميائية عادة التشكل اللون المزدوج - كانت بعض القطع من راسب كا.......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تشكيل هيكل حديقة الكيميائية عبر طريقة حقن يمكن تحقيق ذلك عن طريق ربط أي اثنين من المحاليل التي تحتوي على أيونات التفاعلية التي تنتج راسب. هناك العديد من أنظمة التفاعل الممكنة التي من شأنها أن تنتج هياكل راسب وإيجاد الوصفة المناسبة للأيونات رد الفعل وتركيزات أن ينمو هيكلا المطلوب هو على سبيل التجربة والخطأ. يتم التحكم في معدل التدفق من الحل حقن عن طريق ضخ حقنة للبرمجة وهذا يمكن أيضا أن تختلف بين التجارب لمحاكاة معدلات مختلفة من تدفق السوائل في النظام الطبيعي. هيكل حدائق الكيميائية .......

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يعلن المؤلفون أنه ليس لديهم مصالح مالية متنافسة.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم إجراء هذا البحث في مختبر الدفع النفاث ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، بموجب عقد مع الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء. نحن نقدر الدعم المقدم من معهد ناسا لعلم الأحياء الفلكي (Icy Worlds). LMB مدعوم من NAI من خلال برنامج ما بعد الدكتوراه التابع لناسا ، الذي تديره جامعات أوك ريدج التابعة لوكالة ناسا من خلال عقد مع وكالة ناسا. تم دعم JEN من خلال PR / Award #: P031C110019 إدارة من خلال Citrus College. نحن نقر بالمناقشات المفيدة مع أعضاء مجموعة NAI المتخصصة في الديناميكا الحرارية والاختلال في التوازن والتطور ومعهد بلو ماربل للعلوم الفضائية.

....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مضخة حقنةفيشر14-831-3قناة مزدوجة أو متعددة ، اعتمادا على العدد المطلوب من التجارب المتزامنة
كلوريد الحديدوز رباعي هيدراتفيشرI90500كلوريد الحديدوز رباعي الهيدرات (بلوري / معتمد)
سداسي هيدرات كلوريد الحديديكفيشرI88-100الحديديك & nbsp ؛ كلوريد  سداسي هيدرات  (كتل / ACS معتمدة)
هيدروكسيد الصوديومSigma-AldrichS5881درجة الكاشف ، & ge ؛ 98٪ ، حبيبات (لامائية)
كبريتيد الصوديوم غير هيدراتفيشرS425212كبريتيد الصوديوم غير هيدرات (بلوري / معتمد ACS). يخزن في -20  &# 176 ؛ ج. افتح فقط في صندوق القفازات أو غطاء الدخان. يطلق الغاز H2S السام؛ يجب حفظ جميع المحاليل المحتوية على الكبريتيد في صندوق قفازات أو غطاء دخان.
بيروفوسفات البوتاسيومسيجما ألدريتش< href = "http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/322431?lang=en& ؛ region=US">32243197٪
L-AlanineSigma-AldrichA7627
محاقن (10  cc)فيشر14-823-16EBD & التجارة ؛ حقنة مع أطراف Luer-Lok (بدون إبرة)
إبر حقنة (16  مقياس)فيشر14-826-18BBD & التجارة ؛ الاستخدام العام والإبر تحت الجلد PrecisionGlide ، 16   ؛ عمق × 1.5 بوصة. (38  مم)
أنابيبكول بارمرEW-06407-71أنابيب مختبر Tygon ، غير DEHP ، 1/16 "معرف × 1/8" أختام
ألومنيومفيشر0337523Cحراري علمي & تجاري ؛ الوطنية والتجارة; Headspace 20  مم تجعيد الأختام
سدادات بوتيل رماديةفيشر0337522AAالحرارية العلمية والتجارة. الوطنية والتجارة; 20  مم الحاجز لقوارير Headspace
زجاجات المصل قواريرSigma-Aldrich33110-U، أعلى تجعيد ، زجاجة مصل ، مقاس 100 مل ، زجاج شفاف ، OD & H 51.7 مم & مرات ؛ 94.5 ملم. في هذه التجارب ، يجب قطع الجزء السفلي من زجاجة المصل.
أطراف الماصةVWR53511-682أطراف الماصة 0.5-10 &# 956 ؛ ل
سلكMcMaster-Carr8073K661سلك موصل أحادي صلب ، UL 1007/1569 ، 20 AWG ، 300 فولت تيار متردد
OD

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Leduc, S. The Mechanism of Life. , Rebman. London. (1911).
  2. Coatman, R. D., Thomas, N. L., Double, D. D. Studies of the growth of ‘‘silicate gardens’’ and related phenomena. J. Mater. Sci. 15, 2017-2026 (1980).
  3. Barge, L. M., et al.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة