Methodenartikel

Simulation von hydrothermalen Schornsteinen der frühen Erde in einer Umgebung mit thermischem Gradienten

DOI:

10.3791/61789

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27. Februar 2021

 ,  , 
1NASA Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, 2The University of Tulsa

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Das Ziel dieses Protokolls ist es, simulierte hydrothermale Schornsteine durch chemische Garteninjektionsexperimente zu bilden und einen thermischen Gradienten über die anorganische Niederschlagsmembran einzuführen, wobei ein 3D-druckbarer Kondensator verwendet wird, der für Bildungszwecke reproduziert werden kann.

Zusammenfassung

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

Tiefsee-Hydrothermalquellen sind selbstorganisierende Ausfällungen, die aus geochemischen Ungleichgewichten erzeugt werden und als möglicher Schauplatz für die Entstehung von Leben vorgeschlagen wurden. Das Wachstum hydrothermaler Schornsteine in einer thermischen Gradientenumgebung innerhalb eines frühen Erdöffnungssystems wurde erfolgreich simuliert, indem verschiedene hydrothermale Simulanzlösemittel wie Natriumsulfid verwendet wurden, die in ein frühes Ozeansimulanzmittel der Erde injiziert wurden, das gelöstes Eisen enthielt. Darüber hinaus wurde eine Vorrichtung entwickelt, um das Ozeansimulanzmittel in einem Kondensatorgefäß, das in ein Kaltwasserbad getaucht ist, ausreichend auf nahezu 0 ° C zu kühlen, während eine Sulfidlösung bei heißen raumtemperaturen Temperaturen injiziert wird, wodurch über einen Zeitraum von einigen Stunden effektiv eine künstliche Schornsteinstruktur in einer Temperaturgradientenumgebung entsteht. Solche Experimente mit unterschiedlichen Chemikalien und variablen Temperaturgradienten führten zu einer Vielzahl von Morphologien in der Schornsteinstruktur. Die Verwendung von Ozean- und hydrothermalen Flüssigkeitssimulanzien bei Raumtemperatur führte zu vertikalen Schornsteinen, während die Kombination aus einer heißen hydrothermalen Flüssigkeit und einem kalten Ozeansimulanten die Bildung robuster Schornsteinstrukturen hemmte. Der anpassbare 3D-gedruckte Kondensator, der für diese Studie entwickelt wurde, fungiert als ummanteltes Reaktionsgefäß, das von verschiedenen Forschern leicht modifiziert und verwendet werden kann. Es wird die sorgfältige Kontrolle der Injektionsrate und der chemischen Zusammensetzung von Schlot- und Ozeansimulanzien ermöglichen, was dazu beitragen sollte, präbiotische Reaktionen in Schornsteinsystemen mit thermischen Gradienten, die denen natürlicher Systeme ähneln, genau zu simulieren.

Einleitung

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Hydrothermale Schornsteine sind selbstorganisierende chemische Gartenausfällungen, die aus geochemischen Ungleichgewichten in Tiefsee-Schlotumgebungen erzeugt werden, wenn erwärmte, hydrothermal veränderte Flüssigkeit in einen kälteren Ozean sickert. In einem frühen Erdszenario wurde vorgeschlagen, dass sich die Schornsteine an alten alkalischen Schloten gebildet haben und dass die Transektierung von pH/Redox/chemischen Gradienten in der Umgebung Reaktionen auf die Entstehung des Stoffwechsels1,2,3, 4,5,6verursacht haben könnte . Hydrothermale Quellen wurden auch auf anderen Planeten postuliert, einschließlich der Ozeanwelten, Europa und Enceladus 7,8,9,10. Verschiedene Experimente wurden durchgeführt, um Aspekte der vorgeschlagenen präbiotischen hydrothermalen Schornsteinchemie zu simulieren, einschließlich der Ausfällung katalytischer Eisensulfidmineralien, die CO211,12reduzieren könnten, gradientengetriebene organischeSynthese 13,14,15und Einbau organischer Stoffe in Schornsteinstrukturen16. Bei der Erstellung von Versuchsaufbauten zur Nachahmung hydrothermaler Quellen, sei es auf der Erde oder auf anderen Welten, ist es wichtig, die geochemischen Gradienten und die offene, weit vom Gleichgewicht entfernte Natur des Systems zu berücksichtigen, um realistische Simulationen zu erstellen.

Zusätzlich zu pH-Wert, Redox und chemischen Gradienten verursachen hydrothermale Quellen auch einen thermischen Gradienten über die Schornsteinmembran / -wand aufgrund der Zuführung von erhitzter Entlüftungsflüssigkeit in eine kalte Meeresbodenumgebung. Die Temperaturen des kalten Meeresbodens können in Abhängigkeit von Tiefe, Sonnendurchdringung und Salzgehalt variieren. Die durchschnittlichen Meeresbodentiefen an den Schlotstellen (meist an mittelozeanischen Rücken) liegen im Bereich von 0-4 °C17. Abhängig von der Art der Entlüftung kann der thermische Gradient zwischen Ozean und Entlüftungsflüssigkeit dramatisch variieren - von den milderen Gradienten alkalischer Schlote wie Lost City18,19 oder dem Strytan Hydrothermal Field, wo die Entlüftungsflüssigkeit 40-90 ° C20,21ist, bis zu den schwarzen Rauchern am Tiefseeboden, bei denen die Entlüftungsflüssigkeit mehrere hundert Grad Celsius erreichen kann22. 23,24,25. Aus der Perspektive des Ursprungs des Lebens ist die Simulation thermischer Gradienten in hydrothermalen Systemen von Bedeutung, da sie die Mineralogie und chemische Reaktivität von Schornsteinfällungen3,13 beeinflussen und / oder die Bewohnbarkeit beeinflussen könnten, da hydrothermale Schornsteine Mikroben beherbergen, die Elektronen direkt von mineralischen Oberflächen aufnehmen26. In einem Gradienten über die Schornsteinwand wäre eine Reihe von Temperaturbedingungen über eine kurze Entfernung vorhanden, und die Schornsteinwand würde eine Kombination von Mineralien und Reaktionen darstellen, die für all diese thermischen Regime charakteristisch sind.

Im Labor gezüchtete hydrothermale Schornsteine in thermischen Gradienten wurden simuliert, um die Auswirkungen des kalten Ozeans und der heißen hydrothermalen Flüssigkeit auf diese potenzielle präbiotische Umgebung zu untersuchen. Da der Anbau simulierter hydrothermaler Schornsteine über ein Injektionsverfahren mit beheiztem Innen- und kalter Außenseite praktische Herausforderungen darstellt, sind die am besten zugänglichen Schornsteinexperimente diejenigen, die bei Umgebungsdruck durchgeführt werden (daher sind keine kostspieligen und komplizierten Reaktoren erforderlich). Frühere Versuche mit im Labor gezüchteten Schornsteinen in einem thermischen Gradienten waren nicht in der Lage, sowohl eine heiße / warme hydrothermale Flüssigkeit als auch einen kalten Ozean zu erzeugen. In dem Bemühen, den gesamten Schornstein für lange Zeit bei hoher Temperatur zu halten, um reaktive Mineralien zu bilden, die organische Reaktionen antreiben können, erhitzten einige Studien das gesamte Experiment (Ozean und hydrothermale Flüssigkeit) auf ~ 70 ° C entweder mit einem Heizmantel oder einem heißen Bad13,14. Eine andere Art von Schornsteinausfällungsexperiment in einer "Brennstoffzellen" -Vorrichtung bildete das Schornsteinwandsimulant auf einer flachen Membranschablone; Diese Experimente wurden auch in großen Mengen erhitzt, indem die Brennstoffzellengradientenvorrichtung in ein Warmwasserbad eingetaucht wurde27,28. Frühere Studien haben simulierte hydrothermale Schornsteine aus heißen hydrothermalen Flüssigkeiten (mit verschiedenen Methoden auf ~ 70 ° C erhitzt)gebildet,die in einen Ozean mit Raumtemperatur injiziert werden3,12; Ein kalter Ozean wurde jedoch nicht versucht.

Diese Arbeit entwickelt Methoden für präbiotische Schornsteinwachstumslaborsimulationen4 weiter, um einen realistischen thermischen Gradienten von einem kalten (0-5 ° C) Ozean zu einer beheizten hydrothermalen Flüssigkeit zu erzeugen, in der Schornsteinmaterialien synthetisiert und interessante Eigenschaften getestet werden können. Bis heute wurden keine präbiotischen Schornsteinexperimente mit einem realistischen Temperaturgradienten für alkalische Schlote erfolgreich durchgeführt: wobei die innere Entlüftungslösung bei ~ 70 ° C gehalten und die äußere Ozeanlösung auf ~ 5 ° C gekühlt wurde. Darüber hinaus ist bei den wenigen beheizten Schornsteinexperimenten, die durchgeführt wurden, der Versuchsaufbau komplex und kann kostspielig sein. Chemische Gartenexperimente haben ein großes Potenzial, Erkenntnisse über die Prozesse zu gewinnen, die in hydrothermalen Quellen auf der frühen Erde stattgefunden haben könnten. Daher ist die Fähigkeit, schnell mehrere Variationen eines Schornsteinexperiments einzurichten, von Vorteil, ebenso wie die Fähigkeit, ein einfaches Gerät zu haben, das kostengünstig, nicht zerbrechlich, leicht zu modifizieren und ideal für die Schüler ist. Hier wird eine neuartige Vorrichtung (Abbildung 1) vorgestellt, die das Wachstum eines simulierten hydrothermalen Schornsteins erleichtern und gleichzeitig einen realistischen thermischen Gradienten zwischen dem kalten Ozean und dem beheizten hydrothermalen Flüssigkeitssimulanten aufrechterhalten und überwachen soll. Diese experimentelle Vorrichtung ähnelt im Aufbau einem Mantelreaktor, ist aber ein dreidimensionaler (3D) gedruckter Kondensator, der leicht von jeder Forschungsgruppe hergestellt werden kann, die an der Durchführung ähnlicher Experimente interessiert ist (siehe Ergänzende druckbare Datei). Mit diesem 3D-gedruckten Kondensator wurden Schornsteinexperimente mit thermischem Gradienten durchgeführt, um den Nutzen dieses Geräts für die Aufrechterhaltung robuster Temperaturgradienten zu testen und die Auswirkungen von Temperaturgradienten auf die Schornsteinstruktur und -morphologie zu testen.

Protokoll

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1. Sicherheitsüberlegungen

  1. Verwenden Sie Laborschutzausrüstung zum persönlichen Schutz, einschließlich Nitrilhandschuhe, Gesichtsbrille, Laborkittel und richtige Schuhe (keine Haut freigelegt).
    1. Achten Sie bei der Verwendung von Spritzen und Nadeln darauf, handschuhe oder Haut nicht zu punktieren.
    2. Überprüfen Sie das gesamte Gerät im Abzug auf Leckagen.
    3. Überprüfen Sie die Stabilität von Glasfläschchen und Kondensator auf dem Ständer, bevor Sie der Mischung eine Chemikalie zugaben.
  2. Betreiben Sie alle thermischen Gradientenexperimente im Rauch, um Wasseraustritte einzudämmen.
  3. Verwenden Sie sämtliches Natriumsulfid (Na2S•9H2 O) im Rauch, da es gesundheitsgefährdend ist.
    1. Halten Sie Natriumsulfid im Abzug und legen Sie eine Waage in den Abzug, um die Sulfidmenge zu wiegen.
    2. Bewahren Sie sulfidhaltige Lösungen immer im Abzug auf, da sie giftigesH2S-Gas freisetzen, und halten Sie Sulfidflüssigkeit, scharfe und feste Abfallbehälter im Abzug.
    3. Mischen Sie keine Sulfidlösungsabfälle mit anderen bekannten Chemikalien.
  4. Bei Verwendung des Reaktanten Fe(II)Cl2•4H2 O konsequent mit N2 /Ar reinigen, da es bei Lufteinwirkung oxidiert. Halten Sie Lösungen anoxisch im Abzug, indem Sie N2/ Ar Gas in den Kopfraum innerhalb des Abzugs legen. Mit Parafilm sichern, um eine weitere Oxidation zu verhindern.

2. Aufbau für Injektionsexperimente

  1. Klemmen Sie die 3D-gedruckte Kondensatorinjektion auf einen Ständer in einem Abzug, so dass das kleine Anschlussloch dem Boden des Abzugs zugewandt ist. Stellen Sie sicher, dass der Kondensator innerhalb der Klemme nivelliert ist.
  2. Erstellen Sie Glas-"Injektionsgefäße", indem Sie 1 cm vom Boden einer 100 ml klaren Glas-Crimp-Top-Serumflasche (20 mm Crimpdichtungsverschluss-Typ) mit einem Glasschneider abschneiden und sicherstellen, dass das Gefäß von unten nach oben zur Luft geöffnet ist.
    1. Reinigen Sie die Durchstechflaschen über Nacht in einem 1 M HCl-Säurebad und spülen Sie sie dann mit doppelt destilliertem Wasser (ddH2O) ab, bevor Sie ein neues Experiment durchführen.
    2. Glas wiederverwenden, es sei denn, es ist rissig oder zerbrochen, und entsorgen Sie es dann.
  3. Bereiten Sie die Injektionsfläschchen vor (Abbildung 1).
    1. Sammeln Sie die folgenden Materialien: ein 20-mm-Septum, eine 20-mm-Aluminium-Crimpdichtung, eine 0,5-10 μL-Kunststoffpipettenspitze, eine 16-G-Spritzennadel und ein Crimper-Werkzeug.
    2. Stechen Sie vorsichtig ein Loch in der Mitte des Gummiseptums und entfernen und entsorgen Sie dann die Nadel in einem scharfen Abfallbehälter.
    3. Führen Sie die Pipettenspitze in das Nadelloch in die Seite des Gummiseptums ein, die sich in der Crimpoberseite der Durchstechflasche befindet. Drücken Sie die Pipettenspitze durch das Septum, so dass sie auf der anderen Seite leicht herausstreckt.
      HINWEIS: Drücken Sie nicht den ganzen Weg durch, da dies nicht genug Freiraum gibt, um die Crimpdichtung mit dem Crimper-Werkzeug zu platzieren.
    4. Legen Sie den Crimper auf die Crimpdichtung. Drücken Sie den Crimper und verschließen Sie das Septum mit der Pipettenspitze auf das Injektionsgefäß, um es wasserdicht zu machen. Nach dem richtigen Versiegeln die Pipettenspitze durch das Glas drücken, so dass sie etwa 1,0" aus dem Glas herausragt.
    5. Legen Sie ein klares, flexibles, chemikalienbeständiges Rohr mit einem Innendurchmesser von 1/16"auf die Pipettenspitze, um eine wasserdichte Abdichtung auf der Pipettenspitze zu erhalten.
      HINWEIS: Das Röhrchen sollte lang genug sein, um die 16-G-Spritze auf der Oberseite der Spritzenpumpe zu erreichen, da die Spritze die hydrothermale Flüssigkeit durch diesen klaren Schlauch in das Ozeansimulanzmittel pumpt.
    6. Legen Sie die Injektionsfläschchen in den 3D-gedruckten Kondensator in der Abzugshaube, indem Sie den Schlauch durch das Kondensatoranschlussloch auf der Unterseite schlängeln. Stellen Sie sicher, dass die Durchstechflasche aus dem kleinen Anschlussloch im Kondensator herausragt.
      HINWEIS: Wenn mehrere Kondensatoren verwendet werden sollen, können mehrere Fläschchen gleichzeitig aufgestellt und gleichzeitig mit separaten Spritzen beschickt werden.
    7. Überprüfen Sie auf endgültige Lecks, indem Sie eine 10-ml-Spritze, die mit ddH2O und einer 16-G-Nadel gefüllt ist, in das andere Ende des offenen Schlauchs einführen. Führen Sie die 16 G Nadel vorsichtig in den Schlauch ein, um das Röhrchen nicht zu durchstechen. Injizieren Sie das ddH 2 O langsam, so dass es sich denSchlauchhinauf und in den Boden des Reaktionsgefäßes bewegt, um sicherzustellen, dass die Spritze / das Rohr, das Rohr / die Spitze und die Crimpdichtungen wasserdicht sind.
    8. Befestigen Sie den Parafilm fest über der abgeschnittenen Oberseite der Durchstechflasche und legen Sie ein kleines Stück Klebeband auf die Oberseite des Parafilms. Stanzen Sie ein kleines Loch durch das Band, so dass das O2 gasen kann, wennN2/ Ar eingepumpt wird.
    9. Richten Sie N2/ Ar-Gasleitungen ein, die jeweils von der Abgeschnittenen Oberseite in eine der Injektionsfläschchen einspeisen, um die Glasfläschchen anoxisch zu machen, bevor Ozeansimulanzmittel eingegossen wird.
    10. Teilen Sie die Gaszufuhr aus einerN2/Ar-Quelle in mehrere Röhrchen auf, so dass für jede Injektionsdurchstechflasche einN2/Ar-Feed vorhanden ist (bei mehreren Experimenten).
    11. Legen Sie die Spritze (verbunden mit N2/ Ar), indem Sie durch das Band punktieren und über die Meereslösung in der Durchstechflasche schweben. Achten Sie darauf, die Ozeanlösung nicht mit der Nadel zu durchdringen, um eine Störung des Schornsteinwachstums zu vermeiden.

3. Herstellung von Lösungen für das chemische Gartenwachstum

  1. Vorbereitung des Ozeansimulanzes
    1. Bereiten Sie 100 ml Lösung für jedes Experiment vor.
      HINWEIS: Verwenden Sie in diesem Beispiel Tabelle 1 für bestimmte Konzentrationen als ausfällungende Kationen.
    2. Erzeugen Sie anoxische Lösungen, indem Sie zuerst100 mL ddH2 O mitN2/ Ar-Gas für ~ 15 min pro 100 ml in einem Erlenmeyerkolben sprudeln.
    3. Wiegen Sie sich ab und fügen Sie einen der Inhaltsstoffe der Ozeanchemie hinzu, rühren Sie vorsichtig, um sich aufzulösen (nicht kräftig, um keinen Sauerstoff einzuführen).
    4. Nach dem Auflösen der Reagenzien sofort wieder leichtes Blubbern des Ozeansimulanzmittels mitN2/ Ar-Gas während der Vorbereitung der hydrothermalen Injektionen.
  2. Herstellung eines hydrothermalen Flüssigkeitssimulanzlösemittels (Natriumsulfidpräparat)
    1. Wählen Sie eine der in Tabelle 1aufgeführten Injektionskonzentrationen und bereiten Sie 10 ml jeder Konzentration vor. Füllen Sie 10 ml Spritzen mit den Lösungen. Ersetzen Sie die Nadelkappen und legen Sie sie beiseite.
      HINWEIS: Bewahren Sie sulfidhaltige Lösungen und Spritzen immer im Abzug auf.
    2. Wiegen Sie die erforderliche Menge Natriumsulfid (Na2S•9H2O) nur im Abzug (50 ml Lösung mit ddH2O).
      1. Füllen Sie ein 50 mL Zentrifugenrohr mit ddH2O.
      2. Legen Sie die Na2S•9H2O in das 50 mL Zentrifugenrohr und dichten Sie sie fest im Abzug ab.
      3. Schütteln Sie das Röhrchen gründlich im Abzug, bis alle Sulfidpartikel vollständig gelöst sind.
      4. Halten Sie die Lösung anoxisch im Abzug mit Parafilm, in den eine 10 G Nadel mit Injektion von N2/Ar eingeführt wurde.

4. Einrichten des Thermistors

  1. Stellen Sie den Thermistor in eine stabile Position auf einer Seitenbank so nah wie möglich am Abzug. Schließen Sie die USB-Seite eines RS232-Adapterkabels an den USB-Anschluss des Computers an.
  2. Schalten Sie die Stromversorgung für den Thermistor ein. Anweisungen zum Einrichten von Kabelwiderständen finden Sie unter Thermistor-Verfahren in der ergänzenden Anlage 2.
  3. Schalten Sie die Thermistorsoftware auf dem Computer ein.
    1. Scrollen Sie nach unten zu Kommunikationsport. Wählen Sie die ersten Kommunikationsports aus und klicken Sie auf die Schaltfläche Verbinden links für jeden Port, bis der Thermistor eine Verbindung zur Software herstellt.
      HINWEIS: Die Software zeigt die Lesekonfigurationsleisten grün an. Das Abtastsymbol blinkt weiter und zeigt an, dass es die aktuelle Temperatur in regelmäßigen Abständen abfing. Wenn keines dieser Signale beobachtet wird, wählen Sie andere Kommunikationsports. Wenn keiner der Kommunikationsports funktioniert, wird eine Popup-Meldung angezeigt, die den Meldung Communications error oder Unable to communication angibt.
    2. Wenn der Kommunikationsfehler angezeigt wird, schließen Sie das Programm und starten Sie es neu. Überprüfen Sie die Flachbandkabel erneut, und stellen Sie sicher, dass sie ordnungsgemäß mit den Pins der RS232-Kabelbelegungen verbunden sind.
  4. Sobald die Verbindung hergestellt ist, stellen Sie sicher, dass die Ausgabe zu 100% in roten Balken angezeigt wird.
  5. Sobald der Thermistor blinkt, ändern Sie die Intervallzeit auf 60 s. Löschen Sie im Feld Controlleroptionen nach unten 1 s und wechseln Sie zu 60 s. Klicken Sie auf die Schaltfläche OK.
  6. Neben dem Firmenlogo befindet sich eine ovale Schaltfläche mit der Bezeichnung Auto-scale. Klicken Sie auf diese Schaltfläche, um die automatische Skalierung zu aktivieren. Beachten Sie die gelbe Linie, die die Temperaturanzeige anzeigt.
  7. Klicken Sie im Plotbereich mit der rechten Maustaste, um das Diagramm nach Ihren Wünschen anzupassen, z. B. die x- und y-Achse zu skalieren.
  8. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in den Plotbereich und klicken Sie auf Nach Excel exportieren, bevor alle 5000 s oder 83,33 minuten (abhängig vom gewählten Aufzeichnungsintervall) ein neuer Messwert beginnt. Speichern Sie die Temperatur- und Zeitdaten in der Tabelle, die automatisch vom Programm erstellt wurde.
  9. Legen Sie die Metall-Thermistorsonde in das Glas-Ozeangefäß innerhalb des Kondensators. Stellen Sie sicher, dass die Sonde an der Seite des Glases abgestellt ist, da die Thermistorsonde, die in der Mitte der Glasdurchstechflasche hängt, das Schornsteinwachstum unterbricht. Wieder mit Parafilm abdecken.

5. Aufbau des Eisbades

  1. Schnappen Sie sich eine größere Plastikpfanne und einen mittelgroßen Eimer. Füllen Sie den Eimer bis zur Hälfte mit Wasser.
  2. Legen Sie den Eimer in die Pfanne und legen Sie Eis in das Wasser, bis es fast voll ist.
  3. Legen Sie die beiden Kunststoff-Abschaltschläuche an beiden Enden der Wasserpumpe an (Ergänzende Anlage 3, Abbildung 1). Beachten Sie, dass die vertikale Pumpenöffnung der Ort ist, an dem Wasser eingegossen wird, um mit der Grundierung zu beginnen, und die horizontale Öffnung ist der Ort, an dem das Wasser ausgestoßen wird. Schließen Sie die Pumpe an eine Steckdose an, lassen Sie jedoch die elektrischen Anschlüsse offen, da sie die Pumpe im anschlussen mit Strom versorgen.
  4. Schließen Sie den horizontalen Kunststoffschlauch (Ergänzende Anlage 3, Abbildung 2) an den höheren Kondensatoranschluss an, der nach rechts zeigt, um sicherzustellen, dass der Schlauch lang genug ist, um den Eiskübel zu erreichen.
  5. Legen Sie einen weiteren abgeschnittenen Kunststoffschlauch an den linken (unteren) Kondensatoranschluss und stellen Sie sicher, dass dieser Schlauch auch lang genug ist, um das Eiswasserbad zu erreichen. Positionieren Sie diesen Schlauch über dem Eimer Eiswasser, in den das Wasser aus dem Kondensator ausgestoßen wird.
  6. Gießen Sie kaltes Wasser durch den Schlauch, der mit der vertikalen Öffnung der Pumpe verbunden ist. Wenn die Pumpe voll mit Wasser ist und bis zum Kondensatoranschluss reicht, tauchen Sie den Schlauch in das Eiswasserbad ein und schließen Sie sofort die elektrischen Anschlüsse an.
    HINWEIS: Dies kann zwei Personen erfordern.
  7. Bereiten Sie die Pumpe vor, um Wasser durch den Kondensator zu fließen, füllen Sie den Eimer mit Eis und legen Sie ein Thermometer in den Eimer, um die Temperatur zu überprüfen.
    HINWEIS: Die Wassertemperatur sollte ~ 0 ° C erreichen. Siehe Kontrollprüfung in ergänzender Anlage 1 Abbildung 2.
  8. Fügen Sie immer mehr Eis hinzu, um das Wasser auf einer kalten Temperatur zu halten, während Sie etwas von dem wärmeren Wasser entfernen.

6. Vorbereitung auf die Injektion

  1. Bringen Sie die ddH2O-Spritzen (Abschnitt 2.3) neben die Injektionsspritzen für hydrothermale Flüssigkeiten ab. Schieben Sie den Kunststoffspritzschlauch vorsichtig von der ddH2O Spritzennadel und geben Sie ihn sofort direkt auf eine der primären Injektionsspritzennadeln.
    HINWEIS: Durchstechen Sie nicht die Wand des Schlauches.
  2. Stecken Sie das Heizkissen ein, um das hydrothermale Simulanzlösemittel auf 70-80 °C zu erwärmen.  (Warnung: Höhere Temperaturen können sich verziehen oder die Kunststoffspritze beschädigen.)
  3. Wickeln Sie das Pad um die Sulfidspritze und schrauben Sie zwei Metallklemmen fest um das Pad herum (Ergänzende Anlage 3, Abbildung 3).
  4. Sobald die Klemmen an Ort und Stelle gesichert sind, legen Sie sie auf die Spritzenpumpe und befestigen Sie die Pumpe fest (abhängig von der Spritzenpumpe der Wahl).
  5. Stellen Sie die Temperatur an der Steuerbox durch Drücken der Nach-oben-Taste auf ~70 °C ein (Ergänzende Anlage 3, Abbildung 5). Drücken Sie set/start.
  6. Sobald die beheizte(n) Spritze(n) an der Spritzenpumpe fixiert sind, stellen Sie die Spritzenpumpe auf 1-2 ml/h ein.
  7. Überprüfen Sie, ob die Meereslösungen vollständig aufgelöst sind. Bei bewölktem Rühren, bis es größtenteils aufgelöst ist.
  8. Titrieren Sie das Ozeansimulanzmittel auf pH 5,5, um den Säuregehalt des Hadean-Ozeans zu simulieren30,31. Verwenden Sie 10 M HCl und fügen Sie Tröpfchen langsam hinzu (unter dem N2/ Ar-Feed), bis das pH-Messgerät stabile 5,5 abgelesen hat. Wenn es 5,5 überschreitet, verwenden Sie NaOH, um den pH-Wert mit der gleichen langsamen Tröpfchenmethode wieder auf ein grundlegenderes Niveau zu bringen.
  9. Gießen Sie ein oder zwei Ozeanlösungen in die vorgefertigten Schornsteingefäße. Gießen Sie eine Ozeanlösung in die Durchstechflasche aus Glas im Kondensator und die andere in das Raumtemperaturgefäß ohne Kondensator (wenn Zwei Experimente durchgeführt werden) (Abbildung 6).
    HINWEIS: Bewegen Sie den Temperaturfühler nicht.
  10. Verschließen Sie die Oberseite der Glasfläschchen mit Parafilm. Ersetzen Sie das N2/ Ar-Futter an der Oberseite des Kopfraums des Ozeansimulanzlösemittels und achten Sie darauf, die Nadel nicht in das Ozeansimulanzlösemittel einzuführen.
  11. Programmieren Sie die Spritzenpumpe so, dass sie mit 1-2 ml/h injiziert wird (kalibrieren Sie für die Größe der verwendeten Spritze, abhängig vom Typ der Spritzenpumpe), aber drücken Sie nicht Start.
  12. Um zu verhindern, dass wärmer Verlust durch die Länge des Schlauches auftritt, injizieren Sie die heiße Flüssigkeit schnell, um sofort mit dem Ozeanreservoir in Kontakt zu treten. Dann die Injektion mit 1-2 ml/h in den kalten Ozean laufen lassen. (Siehe thermische Prüfung für Spritze in ergänzungser Anlage 1). Verwenden Sie Abfallbecher, um Tropfen zu fangen.
  13. Starten Sie die Injektion und beginnen Sie mit der Aufzeichnung der Meerestemperatur am Thermistor.

7. Überwachung der Temperatur und des Experiments

HINWEIS: Sobald das Wasser durch den Kondensator zirkuliert, beginnt der Temperaturfühler des Zählers, den Temperaturabfall im Ozean anzuzeigen. Ziel ist es, dass die Temperatur nahe 0 °C erreicht. Siehe Tabelle 2 für die genauen Einstellungen des Temperaturgradienten (thermisch).

  1. Speichern Sie alle Temperaturdaten, indem Sie mit der rechten Maustaste auf den Plotbereich klicken, und speichern Sie als . CSV-Datei.
    HINWEIS: Das Programm zeichnet Temperaturdaten im Wert von bis zu 5000 s auf und beginnt dann von vorne.
  2. Fügen Sie immer wieder Eis in den Eimer ein, um Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt zu halten, bis sich der Schornstein größtenteils entwickelt hat oder zumindest bis die Spritze fast leer ist.
  3. Überwachen Sie auch den Schornstein bei Raumtemperatur. Machen Sie häufige Fotos während des Schornsteinwachstums für beide Schornsteine.
  4. Sobald der Schornstein fertig ist, platzieren Sie ein kleines Lineal neben beiden Schornsteinen und nehmen Sie dann Bilder auf und speichern Sie sie.
    HINWEIS: Der gesamte Prozess sollte ~ 6 h laufen.

8. Beenden des Experiments

  1. Stoppen Sie die Spritzenpumpe, hören Sie dann auf, die Temperatur auf dem Thermistor aufzuzeichnen, und speichern Sie die Daten in einer Tabelle.
  2. Schalten Sie denN2/Ar-Fluss aus und entfernen Sie die Leitungen und den Parafilm aus den Injektionsgefäßen.
  3. Bei Bedarf proben Sie die Ozeanlösung oder den Niederschlag für weitere Analysen. Um die Reservoirlösung vorsichtig zu entfernen, ohne den Niederschlag zu stören, verwenden Sie eine 25-ml-Pipette, um mehrere Aliquoten der Reservoirlösung vorsichtig abzulegen, und entsorgen Sie die Lösung in einem Abfallbecherglas.
  4. Lassen Sie die Durchstechflasche im Kondensator vorsichtig in ein Abfallbecherglas abtropfen. Entfernen Sie den Schlauch aus der Spritze und lassen Sie die Meereslösung in das Becherglas im Abzug abfließen. Machen Sie dasselbe für die Durchstechflasche ohne Kondensator.
  5. Entfernen Sie die Gefäße nacheinander aus der Klemme und spülen Sie die Niederschlagsstücke mit ddH2O in ein Abfallbecherglas aus.
  6. Entfernen Sie den Schlauch und die Spritzen aus der Spritzenpumpe. Entleeren Sie die Spritzen und die zusätzliche Injektionsflüssigkeit in das Abfallbecherbecherglas und entsorgen Sie die Spritzen in einem Sulfidbehälter, der im Abzug aufbewahrt wird.
  7. Entfernen Sie den Schlauch aus der Experimentierflasche und entsorgen Sie ihn in einem festen Abfallbeutel. Entkernen Sie die Dichtung und entsorgen Sie das Septum, die Dichtung und die Pipettenspitze.
  8. Spülen Sie die Glasexperiment-Durchstechflasche aus und weichen Sie sie über Nacht in einem 1 M HCl-Säurebad ein.
    HINWEIS: Glaswaren, die mit Natriumsulfid in Kontakt gekommen sind, setzen giftiges H2 S-Gas frei, wenn sie inSäuregegeben werden. Bewahren Sie daher alle Säurebäder im Abzug auf.

Ergebnisse

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Wie in früheren Studien1,2,13,29; Sobald das hydrothermale Flüssigkeitssimulanzl die Ozeandurchstechflasche erreichte, begann sich eine mineralische Niederschlagsstruktur zu bilden, die für die Dauer der Injektion dicker und höher wurde. Die Eisensulfidschornsteine waren empfindliche Strukturen, die nicht sehr robust waren und leicht disaggregiert werden konnten, wenn das Meeresfläschchen oder die Injektion physisch gestört war. Dies stimmt mit den Ergebnissen früherer Studienüberein 3. Die chemische Konzentration der Sulfidlösung spielte auch eine entscheidende Rolle in der Morphologie der Sulfidschornsteine. Konzentriertere Sulfidlösungen ermöglichten höhere und stabilere Mineralfällungen, wie in Abbildung 5gezeigt, während niedrigere Konzentrationen von Sulfidlösungen schwache Schornsteinstrukturen erzeugten. In einigen Fällen bildete sich keine Struktur, es entstand nur eine flüssige Sulfid-Mineral-"Suppe", die sich schließlich als Sediment absetzen sollte (Abbildung 3D). Dies geschah sowohl unter thermischen als auch unter nicht-thermischen Gradientenbedingungen.

Bei thermischen Gradientenschornsteinexperimenten mit Eisensulfid koalierten feste Schornsteinstrukturen im Allgemeinen nicht so gut wie bei Raumtemperatur. Abbildung 3E-H zeigt die Morphologie eines Eisensulfidschornsteins, der zwischen einem kalten Ozean und einer hydrothermalen Flüssigkeit bei Raumtemperatur gewachsen ist. Die Schornsteine im Temperaturgradienten waren schnurartig und schwacher Natur, während nicht-thermische Gradientenergebnisse (Abbildung 3A-D) mehr semiper permanente Strukturen zeigen. Gleiches galt für die Erwärmung der hydrothermalen Flüssigkeit (Abbildung 4). Die Ausnahme bildete bei höheren Sulfid- und Eisenkonzentrationen (Abbildung 5), wo ein fester Eisensulfidschornstein zwischen einer hydrothermalen Lösung bei Raumtemperatur und einem kaltozeanischen Simulant gebildet wurde.

Die Wirkung eines thermischen Gradienten auf das Wachstum von Eisenhydroxidschornsteinen wurde ebenfalls getestet. Die Ergebnisse zeigten Muster, die denen des Eisensulfidschornsteins ähnelten: Während das Eisenhydroxidexperiment bei Raumtemperatur zu einem robusteren Schornsteinausschlag führte, führte das thermische Gradientenexperiment zwischen der warmen hydrothermalen Flüssigkeit und dem kalten Ozean zu einem kleineren Hügel aus Schornsteinmaterial, der nicht vertikal verschmolz (Abbildung 6). Im Gegensatz zu den hohen aufrechten Strukturen von Eisenhydroxidschornsteinen, die in früheren Arbeiten (in Raumtemperaturexperimenten)29beobachtet wurden, zeigte unser thermisches Gradientenexperiment eine andere Morphologie.

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Abbildung 1: Schornsteinvorrichtung mit thermischem Gradienten. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen. 

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Abbildung 2: 3D-gedruckter Kondensator. (A) Schematische Darstellung eines 3D-gedruckten Kondensators mit den Abmessungen des Kondensators. (B) Platzierung eines gläsernen Ozeanschiffs im Kondensator zur Kühlung des Ozeansimulanzlösemittels. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 3: Eine Vielzahl von thermischen und nicht-thermischen Gradientenschornsteinen. (A-D) Nicht-thermisches Gradientenkontrollexperiment von raumtemperatur hydrothermaler Flüssigkeit (HTF) zu Raumtemperatur Ozeansimulanz. (A) 10 mM Na2S•9H2O HTF und 20mM FeCl2·4H2O Ozeansimulant. (B) 20 mM Na2S•9H2O HTF und 10 mM FeCl2·4H2O Ozeansimulant. (C) 20 mM Na2S•9H2O HTF und 20mM FeCl2·4H2O Ozeansimulant. (D) 20 mM Na2S•9H2O HTF und 20mM FeCl2·4H2O Ozeansimulant. (E-H) Thermisches Gradienten-Schornsteinexperiment vom Raumtemperatur-HTF-Simulant zu einem kalten Ozeanreservoir (~ 5-10 °C). (E) 20 mM Na2S•9H2O HTF und 10 mM FeCl2·4H2O Ozeansimulant. (F) 10 mM Na2S•9H2O HTF und 20 mM FeCl2·4H2O Ozeansimulant. (G) 20 mM Na2S•9H2O HTF und 10 mM FeCl2·4H2O Ozeansimulant. (H) 10 mM Na2S•9H2O HTF und 20 mM FeCl2·4H2O Ozeansimulant. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 4: Experiment mit thermischem Gradienten. Experiment durchgeführt mit warmer (~35-40 °C) 20 mM Na2S•9H2O Lösung injiziert in ein kaltes (~5-10 °C) 20 mM FeCl2·4H2O Ozeansimulanzmittel, wodurch kleine Schornsteinstränge erzeugt werden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 5: Einfluss der Konzentration von Ozeansimulanzlösemittel auf Schornsteine. Höhere Konzentrationen (~50 mM Na2S•9H2O, 10 mM FeCl2·4H2O und 200 mM NaCl) von anoxischen Ozeansimulanzien erzeugten strukturell robustere, höhere Schornsteine. Sulfidlösung bei Raumtemperatur wurde in 2-10 °C Ozeansimulanzlösemittel injiziert. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

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Abbildung 6: Gleichzeitiges Wachstum von thermischen und nicht-thermischen Gradientenschornsteinen. (A) 100 mM FeCl2·4H2O + 100 mM FeCl3·6H2O Ozeanlösung mit einem 200 mM NaOH Hydrothermal Fluid (HTF) Fluid Simulant bei Raumtemperatur. (B) Thermisches Gradientenexperiment mit den gleichen Konzentrationen mit warmem HTF bei ~35-50 °C in kaltes Ozeansimulanzlösemittel bei ~5-10 °C. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.

Hydrothermale Fluidchemie (Injektion)Ozeanchemie (Reservoir)
50 mM Na2S10 mM FeCl2·4H2O + 200 mM NaCl oder NaHCO3
20 mM Na2S10 mM FeCl2·4H2O + 200 mM NaCl oder NaHCO3
10 mM Na2S20 mM FeCl2·4H2O + 200 mM NaCl oder NaHCO3
200 mM NaOH100 mM FeCl2·4H2O + 100 mM FeCl3·6H2O

Tabelle 1: Konzentrationsmatrix fürsimulierte Injektionslösungen für Ozeane und hydrothermale Flüssigkeiten.

HTF °COzeansimulante Temperaturen °C
~23~235-10
~35-50~235-10

Tabelle 2: Experimentelle Matrix des thermischen Gradienten. Die Temperatur der hydrothermalen Flüssigkeit (HTF) bezieht sich auf die Temperatur der Flüssigkeit in der Spritze; die tatsächliche Temperatur am Einlass zur Durchstechflasche mit dem Meer lag zwischen 20 und 35 Grad unter der Temperatur in der Spritze (~70 °C) (siehe ergänzende Anlage 1, Abbildung 3und Abbildung 4).

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Diskussion

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Einfluss thermischer Gradienten auf simuliertes Schornsteinwachstum:Diese experimentelle Apparatur ergab mehrere Variationen in der Schornsteinmorphologie, die auf mehrere experimentelle Parameter zurückzuführen waren. Schornsteine aus Eisensulfid und Eisenhydroxid bildeten bei Raumtemperatur hohe aufrechte Strukturen, bildeten aber in den thermischen Gradientenexperimenten schwächere, strähnige Ausfällungen oder flache Hügel. Dies entsprach den Ergebnissen von Herschy et al., wo aus einer auf 70-80 °C erhitzten hydrothermalen Flüssigkeit weiche, nicht aufrechte Schornsteinausfällungen gebildet und in raumtemperaturiges Ozeansimulanzlösemittel33injiziert wurden. Dafür gibt es verschiedene mögliche Erklärungen: Konvektive Wärmeübertragung kann dazu führen, dass mehr natürliche Auftriebskräfte (zusammen mit dem erzwungenen Pumpen der Injektion) den Niederschlag schnell in Richtung der Spitze des Ozeanschiffs fließen lassen, während es sich bildet. Alternativ macht das Erhitzen der Spritzenflüssigkeit das hydrothermale Simulanzlösemittel weniger dicht und damit anfälliger für vertikales Ansteigen als für eine Stabilisierung auf der Injektionsstelle. Es ist möglich, dass dieser Effekt gemildert werden könnte, indem die Spritzeninjektionsrate auf langsamere Raten geändert wird, um das Wachstum einer stabileren Struktur zu ermöglichen. White et al. untersuchten das Wachstum von Eisensulfidschornsteinen mit dem hydrothermalen Simulant, das mit extrem langsamen Raten (0,08 ml / h) injiziert wurde, und obwohl der Schornstein Tage brauchte, um zu verschmelzen, war er strukturell stabil13. Da Herschy et al. Peristaltikpumpen mit Einspritzraten von 10-120 ml/h verwendeten, was mehrere Größenordnungen schneller ist als die in unseren thermischen Gradientenexperimenten verwendeten Raten, ist es nicht verwunderlich, dass sie auch stringartige Schornsteinstrukturen erzeugten33.

Höhere Konzentrationen von niederschlagenden Reaktanten im Ozean und Entlüftungslösungen können auch robustere Schornsteine in thermischen Gradienten ergeben. Höhere chemische Konzentrationen von ausfällenden Ionen (Sulfid oder Hydroxid) in der hydrothermalen Flüssigkeit oder dem Ozeansimulant können zu einer höheren Gesamtausfällungsmasse führen und so eine stärkere Struktur schaffen. Da Herschy et al. und White et al. niedrigere Sulfidkonzentrationen in der hydrothermalen Flüssigkeit (10 mM) verwendeten, waren ihre Strukturen kleiner als die, die in dieser Arbeit mit höheren (20-50 mM) Sulfidkonzentrationen hergestellt wurden. Darüber hinaus haben einige Studien des Eisensulfid-Schornsteinwachstums auch Kieselsäure in der hydrothermalen Flüssigkeit zusammen mit dem Natriumsulfid eingeschlossen, was dazu beitragen kann, robustere Schornsteine zu erzeugen3,13,33. Chemische Gartenstrukturen mit Kieselsäure wurden auch verwendet, um Aspekte des hydrothermalen Schornsteinwachstums34zu simulieren, und diese neigen dazu, sehr robuste Strukturen zu erzeugen, die für die physikalische Analyse aus dem Rohr / Fläschchen entfernt werden können. Die Auswirkungen von Temperaturgradienten auf Silica-Injektionsstrukturen sind jedoch nicht bekannt und werden ein weiteres Untersuchungsgebiet sein.

Überlegungen für zukünftige Schornsteinsimulationsexperimente:Der in dieser Studie zur Kühlung des Ozeanschiffs erstellte 3D-gedruckte Kondensator wirkte wie ein ummanteltes Reaktionsgefäß, jedoch mit einigen praktischen Verbesserungen: 1) Die offene Oberseite ermöglichte die Probenahme des Schornsteins und die Aufrechterhaltung des anoxischen Ozeankopfraums; 2) das 3D-gedruckte Teil verleiht eine einfache Reproduzierbarkeit; 3) Da die Designs digital bearbeitet werden können, kann das Gerät auf Wunsch schnell modifiziert und neu gedruckt werden; und 4) die Verwendung kostengünstiger Materialien machte jeden Kondensator kostengünstiger als die eigentlichen glasummantelten Reaktionsgefäße. Diese 3D-gedruckten Kondensatoren sind ein flexibler und leicht zu teilender experimenteller Apparat, der eine nützliche Möglichkeit sein könnte, Plattformen für simulierte hydrothermale Schornsteinexperimente über verschiedene Forschungsgruppen hinweg zu standardisieren und einen besseren Vergleich von Proben und Daten zu ermöglichen. Dateien des Kondensators können an Kollegen gesendet werden, um sie für ihre pädagogischen oder wissenschaftlichen Zwecke selbst zu drucken (siehe Ergänzende 3D-Druckdatei des in dieser Arbeit verwendeten Kondensators). Dieses kostengünstige Setup könnte auch als Laborexperiment für chemische Gärten oder Chemobrionics verwendet werden29,35.

Abschließend beschreibt diese Arbeit eine neuartige experimentelle Apparatur, die 3D-Druck verwendet, um das Wachstum simulierter hydrothermaler Schornsteine in Temperaturgradientenumgebungen zu erleichtern. Der 3D-gedruckte Kondensator ist in der Lage, das Ozeansimulanzmittel auf Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt zu kühlen, ähnlich wie das Meerwasser in der Nähe von hydrothermalen Systemen am Meeresboden. In der Zwischenzeit wurde eine beheizte Spritze verwendet, um die hydrothermale Hochtemperaturflüssigkeit zu simulieren, die in diesen kalten Ozean injiziert wird. Die Morphologien und Strukturen von Eisensulfid- und Eisenhydroxidschornsteinen wurden durch den thermischen Gradienten beeinflusst: Wenn sowohl der Ozean als auch die hydrothermalen Flüssigkeitssimulanzien Raumtemperatur hatten, bildeten die Schornsteine vertikal ausgerichtete Strukturen, aber wenn die hydrothermale Flüssigkeit erhitzt und der Ozean abgekühlt wurde, wurde die Bildung robuster Schornsteinstrukturen gehemmt. Um präbiotische Reaktionen in solchen Schornsteinsystemen mit thermischen Gradienten analog zu natürlichen Systemen genau zu simulieren, müssen Parameter wie die Injektionsrate und die chemische Zusammensetzung von Schlot- und Ozeansimulanzien sorgfältig kontrolliert werden. Der für diese Studie erstellte kundenspezifische und kostengünstige 3D-gedruckte Kondensator ähnelt in seiner Funktion einem ummantelten Reaktionsgefäß und kann leicht modifiziert und elektronisch an verschiedene Forschungs- und Bildungsgruppen verteilt werden, um sie in vielen Arten von chemobrionischen Experimenten zu verwenden.

Offenlegungen

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

Die Autoren haben nichts preiszugeben.

Danksagungen

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

Diese Forschung wurde am Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, im Rahmen eines Vertrags mit der NASA durchgeführt, der vom NASA Astrobiology Institute Icy Worlds unterstützt wurde. Dr. Gabriel LeBlanc wurde teilweise durch einen Research Initiation Grant (2017-34) im Rahmen des Oklahoma NASA EPSCoR Cooperative Agreement (NNX15AK42A) unterstützt. Wir danken Heather Whitehead für die Unterstützung beim ersten 3D-gedruckten Kondensatordesign, Kalind Carpenter für die Unterstützung beim 3D-Druck, John-Paul Jones für die hilfreiche Diskussion über Kondensatorgefäße, Laura Rodriguez für die Hilfe bei der Temperaturdatenanalyse und Erika Flores mit Laborunterstützung. Copyright 2020 California Institute of Technology.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
3/8-Zoll-durchsichtiger VinylschlauchWattsSVIG10 Auf die gewünschte Länge für das Experiment zuschneiden
40-poliger Stecker auf Buchse Überbrückungsbrücke Mehrfarbige FlachbandkabelEDGELECED-DP_L30_Mix_120pcsDiese Drähte erfordern das Abisolieren der Kunststoffenden und das vorsichtige Entfernen eines der 2 Kunststoffgehäuse
AluminiumdichtungenFisher0337523CThermo Scientific National Headspace 20 mm Crimpdichtungen
EisenchloridhexahydratFisherI88-100 Ferric  Chlorid  Hexahydrat  (Klumpen/zertifiziertes ACS)
Eisenchlorid-TetrahydratFisherI90500Eisenchlorid-Tetrahydrat (kristallin/zertifiziert)
GetriebeschlauchschellenGläser40 Stück
Graue ButylstopfenFisher0337522AAThermo Scientific National 20 mm Septen für Headspace-Fläschchen
PipettenspitzenVWR53511-682Pipettenspitzen 0,5-10 Mikroliter
SerumflaschenSigma-Aldrich33110-UFläschchen, Bördelverschluss, Serumflasche, Größe 100 mL, Klarglas, Außendurchmesser x Höhe 51,7 mm x 94,5 mm. Für diese Experimente sollte der Boden der Serumflasche abgeschnitten werden.
NatriumhydroxidSigma-AldrichS5881Reagenzqualität, ≥ 98%, Pellets (wasserfrei)
Natriumsulfid-Nicht-AhydratFisherS425212Natriumsulfid-Nicht-Ahydrat (kristallin/ACS-zertifiziert).  Bei -20 °C lagern. Nur in einem Handschuhfach oder Abzug öffnen. Setzt giftiges H2S-Gas frei; Alle sulfidhaltigen Lösungen müssen in einem Handschuhfach oder Abzug aufbewahrt werden.
Heizung für Spritzen Syringepump.comHEIZKÖRPER-KIT-5SP Klemmen Sie die Getriebeschlauchschellen um die Heizdecke
Spritzennadeln (16 Gauge)Fisher14-826-18BBD General Use und PrecisionGlide Injektionsnadeln, 16 G x 1,5 Zoll (38 mm)
SpritzenpumpeSyringepump.comNE-4000Zwei- oder Mehrkanal, je nach gewünschter Anzahl gleichzeitiger Experimente
Spritzen (10 mL)Fisher14-823-16EBD Spritze mit Luer-Lok-Spitzen (ohne Nadel)
SchlauchCole ParmerEW-06407-71Tygon Laborschlauch, ohne DEHP, 1/16" Innendurchmesser x 1/8" Außendurchmesser
Wasserumwälzpumpe Bayite BYT-7A015 Möglicherweise werden zwei Personen benötigt, um die Pumpe anzukurbeln

Referenzen

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