This research was carried out at the Jet Propulsion Laboratory, California Institute of Technology, under a contract with the National Aeronautics and Space Administration. We acknowledge the support by the NASA Astrobiology Institute (Icy Worlds). L.M.B. is supported by the NAI through the NASA Postdoctoral Program, administered by Oak Ridge Associated Universities through a contract with NASA. J.E.N. was supported through a US Department of Education PR/Award #: P031C110019 administered through Citrus College. We acknowledge useful discussions with members of the NAI Thermodynamics, Disequilibrium, and Evolution Focus Group and the Blue Marble Space Institute of Science.

1. Considérations de sécurité <ol><li> Utiliser un équipement de protection individuelle (blouse de laboratoire, des lunettes, des gants en nitrile, des chaussures appropriées) pour prévenir contre les déversements de produits chimiques ou des blessures. Utiliser des seringues et des aiguilles, et de prendre soin de ne pas percer les gants. Prenez soin lors de l&#39;installation de l&#39;expérience pour vérifier l&#39;appareil pour des fuites en effectuant la première injection à double distillée H 2 O (ddH 2 O), et de vérifier la stabilité des flacons de réaction sur le stand, avant d&#39;ajouter des produits chimiques. </li><li> Entreprendre cette expérience avec toute recette chimique de jardin, mais l&#39;un des réactifs que nous utilisons pour simuler les évents en haute mer est un produit chimique dangereux, le sulfure de sodium; donc faire l&#39;ensemble de l&#39;expérience à l&#39;intérieur d&#39;une hotte pour éviter l&#39;exposition. <ol><li> Seulement ouvrir la bouteille de sulfure de sodium dans la hotte et placez un équilibre à l&#39;intérieur de la hotte pour le pesage de sulfure. Toujours garder solutions contenant du sulfure intérieur de la hotte car elles libèrent toxiques gaz H 2 S, et aussi garder sulfide liquide, objets tranchants, et les conteneurs de déchets solides dans la hotte. Un autre réactif d&#39;intérêt est Fe (II) Cl 2 • 4H 2 O, qui oxyde lors de l&#39;exposition à l&#39;air, afin de prendre soin de garder solutions anoxique et à grandir jardins chimiques en vertu d&#39;un espace libre anoxique (par exemple, N 2 ou Ar), toujours à l&#39;intérieur une hotte ou boîte à gants. </li></ol></li></ol> 2. Configuration pour expériences d&#39;injection <ol><li> Créer verre &quot;flacons d&#39;injection&quot; en coupant le fond 1 cm d&#39;un 100 ml en verre clair sertie bouteille de sérum (20 mm joint serti de type de fermeture) avec un coupe-verre de sorte que, lorsqu&#39;il est renversé, le navire est à l&#39;air libre. Comme ceux-ci sont réutilisables, nettoyer les flacons dans un 1 M HCl bain d&#39;acide O / N, puis rincez bien avec ddH 2 O avant une nouvelle expérience. </li><li> Préparer les flacons d&#39;injection (Figure 1). <ol><li> Recueillir un septum de 20 mm, 20 mm en aluminium joint serti, et une pointe de pipette en plastique 0,5-10 ul. Utilisation d&#39;un G ne 16 de la seringueedle, percer soigneusement un trou à travers le centre de la cloison, puis retirez et jetez l&#39;aiguille dans le conteneur de déchets tranchants approprié. </li><li> Insérer la pointe de la pipette dans le trou de l&#39;aiguille, dans le côté de la membrane de caoutchouc qui fera face à l&#39;intérieur de la partie supérieure de sertissage du flacon. Poussez la pointe de la pipette à travers le septum de sorte qu&#39;il est expulsée hors de l&#39;autre côté. </li><li> Crimp-sceller le septum avec pointe de la pipette sur le navire d&#39;injection pour faire un joint étanche. Lorsque scellé, pousser la pointe de la pipette en outre à travers la cloison de sorte qu&#39;il saillie à l&#39;extérieur. </li><li> Apposer 1/16 tube résistant aux produits chimiques &quot;de diamètre intérieur clair flexible à la pointe de la pipette (longueur de tube devrait atteindre à partir du flacon d&#39;injection à la pompe seringue); glisser vers le haut pour un joint étanche à l&#39;eau. Remarque: Ce sera le tube d&#39;injection, alimenté à partir de l&#39;autre extrémité par une seringue avec aiguille 16 G. </li><li> Vérifier les fuites: Insérez une seringue de 10 ml remplie de ddH 2 O avec une aiguille G 16 dans l&#39;autre extrémité de la tubulure(glisser doucement le tube directement sur l&#39;aiguille et faire attention à ne pas percer la paroi du tube). Injecter lentement de sorte que la ddH 2 O déplace vers le haut dans le tube et le fond du récipient de réaction. Assurez-vous que la seringue /, tube / tuyau, et à sertir les joints sont étanches. </li></ol></li><li> Fixer les flacons d&#39;injection sur un support dans une hotte de laboratoire, de sorte que l&#39;injection se nourrir à partir du fond de la fiole. Remarque: les flacons multiples peuvent être mis en place à la fois et simultanément alimentés par des seringues distinctes. </li><li> Mettre en place des électrodes pour mesurer le potentiel de membrane à travers la paroi des jardins chimiques. Toujours utiliser la même convention pour laquelle le plomb est «l&#39;intérieur» et qui est «en dehors» des jardins chimiques. <ol><li> Couper des longueurs de fil isolé (par exemple, le cuivre) qui atteignent à l&#39;intérieur des cuves de réaction à la tête du multimètre ou un enregistreur de données. Laissez un peu de mou dans les câbles pour le positionnement. </li><li> Strip ~ 3 mm de lafil dénudé aux extrémités qui seront situés à l&#39;intérieur du flacon de réaction. À l&#39;autre extrémité qui seront connectés aux fils de multimètre, bande ~ 1 cm de fil. </li><li> Fixer les fils en place pour mesurer le potentiel de membrane à travers le jardin chimique. Pour le fil qui va aller à l&#39;intérieur du jardin chimique: l&#39;insérer dans l&#39;ouverture de la pointe de la pipette à partir de laquelle le fluide se nourrir dans le récipient. </li><li> Pousser le fil dans légèrement pour assurer un contact avec la solution d&#39;injection, mais pas si loin qu&#39;il obstruer le débit d&#39;injection. Pour le fil à l&#39;extérieur: place qu&#39;elle sorte qu&#39;il sera en contact avec le réservoir de solution, mais pas avec le précipité de jardin chimique. </li><li> Ruban ou autrement fixer les fils de sorte qu&#39;ils ne peuvent pas se déplacer à l&#39;intérieur du flacon d&#39;injection au cours de l&#39;expérience (Figure 2). </li><li> Attachez les autres extrémités des fils au multimètre, et fixer les fils de telle sorte que ces extrémités aussi ne bougent pas pendant toute l&#39;expérience. </li></ol></li><li> Mettre en place de N 2 </sub&gt; conduites de gaz qui va alimenter chacun l&#39;un des flacons d&#39;injection. <ol><li> Fractionner l&#39;alimentation en gaz provenant d&#39;une source de N 2 en plusieurs tubes, de sorte qu&#39;il y a une alimentation de N2 pour chaque flacon d&#39;injection. </li><li> Placer chaque tube de N 2 de façon à alimenter dans l&#39;espace libre de l&#39;un des flacons d&#39;injection. </li></ol></li></ol> 3. Préparation des solutions pour Chemical Garden croissance <ol><li> Préparer la solution de réservoir, à 100 ml pour chaque expérience. Remarque: Dans cet exemple, utiliser 75 mM Fe 2+ et Fe 3+ 25 mM comme les cations précipitants (tableau 1). <ol><li> Créer des solutions anoxiques d&#39;abord barboter le ddH 2 O avec N 2 gaz pour ~ 15 min par 100 ml. </li><li> Peser et ajouter le FeCl 2 • 4H 2 O et FeCl 3 • 6H 2 O, en remuant doucement pour dissoudre (pas vigoureusement afin de ne pas introduire de l&#39;oxygène). </li><li> Après réactifs sont dissous, RESUM immédiatemente lumière bouillonnement du Fe 2+ / Fe 3+ solution avec du gaz N 2 tandis que les injections sont préparés. </li></ol></li><li> Choisir deux des solutions d&#39;injection primaires indiqués dans le Tableau 1, et de préparer 10 ml de chaque. Remplir une seringue de 10 ml jusqu&#39;au repère avec 7 ml de chacune des solutions (une seringue pour chaque solution). Remettez les bouchons d&#39;aiguille et mettre de côté. </li><li> Préparer 20 ml de la solution d&#39;injection secondaire (de sulfure de sodium - Attention). Indiqués dans le Tableau 1 Remplir deux seringues de 10 ml à la marque 7 ml avec cette solution, remplacer les bouchons d&#39;aiguille et mettre de côté. Toujours garder des solutions et des seringues contenant des sulfures dans la hotte. </li><li> Remplissez le trou DDH 2 O seringues de l&#39;étape 2.2.5; ceux-ci seront utilisés pour rincer le tube d&#39;injection. </li></ol> 4. Démarrage de l&#39;injection primaire <ol><li> Utilisez enregistreur de données souhaitée pour mesures de potentiel de membrane; mesurer le potentiel de chaque expérience sur un separate canal et régler la vitesse de balayage de donner la quantité désirée de points de données (par exemple, pour une injection à 2 h, l&#39;enregistrement potentiel toutes les 30 secondes serait suffisant). </li><li> Fixer les seringues d&#39;injection primaire de la pompe à seringue programmable dans la hotte. </li><li> Utilisez un bécher de déchets pour attraper les gouttes et régler la pompe à seringue pour injecter à un rythme rapide jusqu&#39;à ce que les deux seringues commencent à couler dans le bécher. Puis, arrêtez l&#39;injection (afin d&#39;assurer que les deux seringues commencent à injecter exactement au même niveau). </li><li> Re-programme de la pompe seringue pour injecter à 2 ml par heure (calibrer pour le type de seringue utilisé), mais ne commencent pas frapper. </li><li> Insérez les ddH 2 O seringues dans les deux tubes d&#39;injection plastique, et injecter de telle sorte que l&#39;eau remplit le tuyau transparent jusqu&#39;à l&#39;ouverture où il pénètre dans le réservoir principal. Placer les seringues sur le support, au-dessus des flacons pour injection. </li><li> Versez 100 ml de la solution de réservoir de la Fe 2+ / Fe dans eaflacon ch. </li><li> Régler le débit de N 2 les conduites de gaz si besoin pour maintenir la anoxique d&#39;expérience pour la durée de l&#39;injection. </li><li> Couvrir délicatement les flacons de réservoir avec un joint étanche à l&#39;air (par exemple, en utilisant Parafilm; pas obstruer la vue à travers la vitre) et insérer un N 2 alimentation dans chaque flacon (Figure 3). </li><li> Apportez les DDH 2 O seringues (encore insérées dans le tube) à côté de seringues d&#39;injection primaires. Faites glisser délicatement le tube d&#39;injection plastique à l&#39;O aiguille ddH 2 de la seringue, et transférer immédiatement directement sur ​​l&#39;une des aiguilles de seringues d&#39;injection primaire. (Prenez soin de ne pas percer la paroi du tube.) </li><li> Commencez l&#39;injection, et commencer l&#39;enregistrement du potentiel de membrane. </li></ol> 5. Démarrage de l&#39;injection secondaire: <ol><li> Hit arrêt de la pompe de seringue après 3 h (après 6 ml ont été injectés), les structures de jardin une fois chimiques ont formé (Figure 4), en générant continuellement un potentiel de membrane (figure 5). </li><li> Retirez délicatement les primaires seringues d&#39;injection de la pompe de la seringue (mais laissez-les connectés à la tubulure de sorte que les structures ne sont pas perturbés); les mettre sur le support au-dessus du niveau du liquide dans les flacons de sorte que le fluide ne peut pas refluer dans la seringue. </li><li> Fixez les seringues secondaires de sulfure d&#39;injection à la pompe seringue, et répétez les étapes 4.3 et 4.4. </li><li> Retirer les seringues secondaires un à la fois à partir de la pompe à seringue, et, tout en maintenant les seringues au-dessus du niveau du liquide dans les flacons, répéter l&#39;étape 4.9, en transférant le tube de la seringue primaires pour les seringues secondaire (figure 6). Être vigilant ce que la pression du fluide du réservoir dans la seringue ne provoque pas de fluide de refluer dans la seringue, car cela pourrait réduire le jardin chimique. </li><li> Lorsque le transfert est terminé, fixez soigneusement les seringues secondaires THe pompe à seringue. </li><li> Re-programme de la pompe seringue pour injecter à 2 ml par heure, et cliquez sur Start pour continuer l&#39;injection avec la nouvelle solution d&#39;injection. </li><li> Éliminer de façon sûre les seringues d&#39;injection primaires. </li></ol> 6. Mettre fin à l&#39;expérience <ol><li> Premier arrêt de la pompe seringue, puis arrêter l&#39;enregistrement du potentiel de membrane et sauvegarder les données. </li><li> Éteignez le flux de N 2 et de supprimer les lignes et le Parafilm des dispositifs d&#39;injection. </li><li> Si l&#39;on désire échantillonner la solution de réservoir ou précipiter pour une analyse ultérieure. Retirez délicatement la solution de réservoir et ne pas perturber le précipité, utiliser une pipette de 25 ml au pipetage soigneux au large de la solution de réservoir dans plusieurs aliquotes, et jeter la solution dans un bécher de déchets. </li><li> Desserrer les navires d&#39;injection une à la fois et versez la solution dans un bécher de transfert des déchets dans la hotte. Utilisez ddH 2 O pour rincer morceaux de précipité. </li><li> Retirez les seringues from de la pompe seringue, et les extraire du tube, laissant supplémentaire fluide d&#39;injection de ruissellement dans le bécher de transfert des déchets. Vider les seringues dans le bécher des déchets, et de disposer des seringues dans un récipient sulfure d&#39;objets tranchants gardé dans la hotte. </li><li> Retirer le tube du flacon de l&#39;expérience et de la jeter dans un sac de déchets solides. Uncrimp le sceau et de disposer de la cloison, étanchéité, et la pointe de la pipette. </li><li> Rincer le verre expérience flacon et le faire tremper dans un 1 M HCl bain d&#39;acide O / N. (ATTENTION - verrerie qui a été en contact avec du sulfure de sodium va libérer toxiques gaz H 2 S lorsqu&#39;il est placé dans de l&#39;acide Gardez bains d&#39;acide à l&#39;intérieur de la hotte..) </li></ol>

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C., Cruz, P., Steinbock, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+Hydrodynamic+Plumes+to+Chemical+Gardens:+The+Concentration-Dependent+Onset+of+Tube+Formation.">From Hydrodynamic Plumes to Chemical Gardens: The Concentration-Dependent Onset of Tube Formation.</a> Langmuir. 30, 9123-9129 (2014).</li><li>Herschy, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+origin-of-life+reactor+to+simulate+alkaline+hydrothermal+vents.">An origin-of-life reactor to simulate alkaline hydrothermal vents.</a> J. Mol. Evol. 79, 213-227 (2014).</li><li>Yamaguchi, A., Yamamoto, M., Takai, K., Ishii, T., Hashimoto, K., Nakamura, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrochemical+CO2+Reduction+by+Ni-containing+Iron+Sulfides:+How+Is+CO2+Electrochemically+Reduced+at+Bisulfide-Bearing+Deep-sea+Hydrothermal+Precipitates?.">Electrochemical CO2 Reduction by Ni-containing Iron Sulfides: How Is CO2 Electrochemically Reduced at Bisulfide-Bearing Deep-sea Hydrothermal Precipitates?.</a> Electrochim. Acta. 141, 311-318 (2014).</li><li>Hansen, H. C. B., Guldberg, S., Erbs, M., Koch, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinetics+of+nitrate+reduction+by+green+rusts&#8212;effects+of+interlayer+anion+and+Fe+(II):+Fe+(III)+ratio.">Kinetics of nitrate reduction by green rusts&#8212;effects of interlayer anion and Fe (II): Fe (III) ratio.</a> Appl. Clay Sci. 18 (1), 81-91 (2001).</li><li>Trolard, F., Bourri&#233;, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fougerite+a+natural+layered+double+hydroxide+in+gley+soil:+habitus,+structure,+and+some+properties.">Fougerite a natural layered double hydroxide in gley soil: habitus, structure, and some properties.</a> Clay Minerals in Nature - Their Characterization, Modification and Application. , (2012).</li><li>van Oss, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specifically+Impermeable+Precipitate+Membranes.">Specifically Impermeable Precipitate Membranes.</a> Surface and Colloid Science. , 115-144 (1984).</li><li>Baaske, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extreme+accumulation+of+nucleotides+in+simulated+hydrothermal+pore+systems.">Extreme accumulation of nucleotides in simulated hydrothermal pore systems.</a> P. Natl. Acad. Sci. USA. 104, 9346-9351 (2007).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

La formation d&#39;une structure chimique de jardin par procédé d&#39;injection peut être réalisée par l&#39;interface des deux solutions contenant des ions réactifs qui produisent un précipité. Il existe de nombreux systèmes de réaction possibles qui produiront des structures de précipité et de trouver la bonne recette et les concentrations d&#39;ions réactifs pour faire croître une structure désirée est une question d&#39;essais et d&#39;erreurs. Le débit de la solution d&#39;injection de flux est con...

«Jardins chimiques&quot; sont précipités inorganiques auto-assemblage développés où les deux fluides de chimies contrastées interagissent 1,2. Ces structures inorganiques auto-assemblage ont fait l&#39;objet d&#39;un intérêt scientifique depuis plus d&#39;un siècle, en partie en raison de leur apparence biomimétique, et de nombreuses études expérimentales et théoriques ont été menées pour comprendre les divers aspects complexes et les fonctions possibles des systèmes de jardin chimiques 3. Exemples des jardins naturels et chimiques comprennent minérales &quot;cheminée&quot; précipités qui poussent autour de sources hydrothermales et des suintements, et il a été soutenu que ceux-ci pourraient fournir des environnements plausibles pour la vie d&#39;émerger 4. Pour pousser un jardin chimique simulant un évent cheminée hydrothermale naturel, une solution de réservoir devrait représenter une composition de l&#39;océan simulé et une solution d&#39;injection devrait représenter le fluide hydrothermal qui se jette dans l&#39;océan. La polyvalence de ce type of expérience pour les systèmes de réaction différentes permet à la simulation de presque toute la chimie de l&#39;océan fluide / hydrothermale proposé, y compris les environnements sur la Terre primitive ou sur d&#39;autres mondes. Sur la Terre primitive, les océans auraient été anoxique, acide (pH 5-6), et aurait contenu dissous CO 2 atmosphérique et Fe 2+, ainsi que Fe III, Ni 2+, Mn 2+, NO 3- et NO 2. Les réactions chimiques entre l&#39;eau de mer et ce la croûte océanique ultramafique auraient produit un fluide hydrothermique alcaline contenant de l&#39;hydrogène et du méthane, et dans certains cas, le sulfure de (HS -) 8.4. Les cheminées formé au début de la Terre environnements alcaline de ventilation auraient donc pu contenue oxyhydroxydes ferriques / ferreux et des sulfures de fer / nickel, et il a été proposé que ces minéraux auraient pu servir certaines fonctions catalytiques et proto-enzymatique vers exploiter géochimiques redox / gradients de pH de conduire l&#39;émergence de Metabolism 5. De même, sur d&#39;autres mondes comme celle peuvent accueillir (ou peut-être hébergées) / interfaces rocheuses d&#39;eau - tels que début Mars, la lune de Jupiter Europa ou la lune de Saturne Enceladus - il est possible que la chimie de l&#39;eau / rock pourrait générer des environnements alcalins de ventilation capable de conduite chimie prébiotique ou même fournir des niches habitables de la vie existant 5,9-11. L&#39;expérience de jardin chimique classique implique un germe cristallin d&#39;un sel de métal, par exemple de tétrahydrate de chlorure ferreux FeCl 2 • 4H 2 O, immergé dans une solution contenant des anions réactifs, par exemple des silicates de sodium ou de &quot;verre soluble&quot;. Les dissout de sels métalliques, en créant une solution acide contenant Fe 2+ qui assure l&#39;interface avec la solution plus alcaline (contenant des anions silicates et OH -) et une membrane inorganique précipité est formé. Les houles de membrane sous pression osmotique, des éclats, puis re-précipite unet la nouvelle interface fluide. Ce processus se répète jusqu&#39;à ce que les cristaux sont dissous, résultant en une orientation verticale, la structure de précipité auto-organisée avec la morphologie complexe aux échelles macro et micro. Ce processus de précipitation des résultats dans la séparation continue de solutions chimiquement contrastés à travers la membrane de jardin chimique inorganique, et la différence des espèces chargées à travers la membrane produit une membrane de 12 à 14 potentiel. Les structures de jardin chimique sont complexes, présentant des gradients de composition de l&#39;intérieur vers l&#39;extérieur 13,15-19, et les murs de la structure de maintenir la séparation entre les solutions contrastées pendant de longues périodes tout en restant quelque peu perméable aux ions. En plus d&#39;être une expérience idéale à des fins éducatives (comme ils sont simples à réaliser pour des démonstrations en salle de classe, et peuvent éduquer les élèves sur les réactions chimiques et auto-organisation), les jardins chimiques ont une signification scientifique comme des représentations de l&#39;auto-assembLy dans les systèmes dynamiques, loin-de-équilibre, impliquant des méthodes qui peuvent conduire à la production de matériaux intéressants et utiles 20,21. Jardins chimiques dans le laboratoire peuvent aussi être cultivées par des méthodes d&#39;injection, dans lequel la solution contenant un ion précipitant est lentement injecté dans la seconde solution contenant l&#39;ion de coprécipitation (ou ions). Cela se traduit par la formation de structures chimiques de jardin semblables à celles des expériences de croissance cristalline, à l&#39;exception que les propriétés du système et le précipité peuvent être mieux contrôlées. Le procédé d&#39;injection présente plusieurs avantages significatifs. Elle permet de former un jardin chimique en utilisant une combinaison quelconque des espèces de précipitation ou intégrés, à savoir, des ions précipitants multiples peuvent être incorporés dans une solution, et / ou d&#39;autres composants non-précipitation peut être inclus dans une ou l&#39;autre solution pour adsorber et / ou réagissent avec le précipité . Le potentiel de la membrane produite dans un produit chimiqueSystème de jardin peut être mesurée dans un essai d&#39;injection si une électrode est incorporée à l&#39;intérieur de la structure, permettant ainsi l&#39;étude du système électrochimique. Des expériences d&#39;injection offrent la possibilité d&#39;alimenter la solution d&#39;injection à l&#39;intérieur du jardin d&#39;chimique pour des délais contrôlées en faisant varier la vitesse d&#39;injection ou le volume total injecté; il est donc possible d&#39;alimenter grâce à des solutions différentes séquentiellement et utiliser la structure précipité comme un piège ou un réacteur. Ensemble, ces techniques permettent des simulations en laboratoire des processus complexes qui ont pu se produire dans un système de jardin chimique naturel à un évent sous-marin hydrothermale, y compris une cheminée formée à partir de nombreuses réactions de précipitation simultanée entre l&#39;océan et les conduits de fluide (par exemple, la production de sulfures métalliques, des hydroxydes et / ou des carbonates et des silicates) 5,22. Ces techniques peuvent également être appliquées à n&#39;importe quel système de réaction chimique de jardin pour permettre la formation de nouveaux typesdes matériaux, par exemple, des tubes ou des tubes en couches avec des espèces réactives adsorbées 20,23. Nous détaillons ici un exemple de l&#39;expérience de ce que comprend la croissance simultanée de deux jardins chimiques, contenant Fe 2+ structures dans un environnement anoxique. Dans cette expérience, nous avons incorporé des traces de polyphosphates et / ou des acides aminés dans la solution d&#39;injection initiale d&#39;observer leur effet sur la structure. Après la formation initiale du jardin chimique puis nous sommes passés de la solution injectable de sulfure d&#39;introduire comme un anion précipitant secondaire. Les mesures des potentiels de membrane ont été faites automatiquement tout au long de l&#39;expérience. Ce protocole décrit comment exécuter deux expériences à la fois en utilisant une pompe à double seringue; Les données présentées tenus plusieurs exécutions de cette procédure. Les débits relativement élevés, une faible pH des concentrations de réservoir et réactifs utilisés dans les expériences sont conçues pour former des précipités grande cheminée sur sc tempsAles appropriés pour des expériences de laboratoire d&#39;une journée. Toutefois, les taux d&#39;écoulement du fluide à sources hydrothermales naturelles peuvent être beaucoup plus diffus et les concentrations de réactifs de précipitation (par exemple, Fe et S dans un système de la Terre au début) pourrait être un ordre de grandeur inférieur 4; Ainsi, précipités structurés seraient forment sur ​​de longues échelles de temps et de l&#39;évent pourraient être actif pour des dizaines de milliers d&#39;années 24,25.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Syringe Pump</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-831-3</td>
			<td>Dual or multiple channel, depending on desired number of simultaneous experiments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferrous chloride tetrahydrate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>I90500</td>
			<td>Ferrous Chloride Tetrahydrate (Crystalline/Certified)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ferric chloride hexahydrate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>I88-100&#160;</td>
			<td>Ferric&#160;Chloride&#160;Hexahydrate&#160;(Lumps/Certified ACS)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium hydroxide</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>S5881</td>
			<td>reagent grade, &#8805;98%, pellets (anhydrous)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium sulfide nonahydrate</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>S425212</td>
			<td>Sodium Sulfide Nonahydrate (Crystalline/Certified ACS).&#160; Store at -20C. Only open in a glove box or fume hood. Releases toxic H2S gas; all sulfide-containing solutions must be kept in a glove box or fume hood.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium pyrophosphate</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td align="right">322431</td>
			<td>97%, http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/aldrich/322431?lang=en&#38;region=US</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>L-Alanine</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>A7627</td>
			<td>http://www.sigmaaldrich.com/catalog/product/sigma/a7627?lang=en&#38;region=US</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringes (10cc)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-823-16E</td>
			<td>BD&#8482; Syringe with Luer-Lok Tips (Without Needle)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe needles (16 gauge)</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>14-826-18B</td>
			<td>BD&#8482; General Use and PrecisionGlide Hypodermic Needles, 16 G x 1.5 in. (38mm)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tubing</td>
			<td>Cole Parmer</td>
			<td>EW-06407-71</td>
			<td>Tygon Lab Tubing, Non-DEHP, 1/16&#34;ID X 1/8&#34;OD</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum seals</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>0337523C</td>
			<td>Thermo Scientific&#8482; National&#8482; Headspace 20mm Crimp Seals</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gray butyl stoppers</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>0337522AA</td>
			<td>Thermo Scientific&#8482; National&#8482; 20mm Septa for Headspace Vials</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serum bottles</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>33110-U</td>
			<td>Vials, crimp top, serum bottle, size 100 mL, clear glass, O.D. &#215; H 51.7 mm &#215; 94.5 mm. For these experiments, the bottom of the serum bottle should be cut off.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pipette tips</td>
			<td>VWR</td>
			<td>53511-682</td>
			<td>pipette tips 0.5-10 microliters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wire</td>
			<td>McMaster-Carr</td>
			<td>8073K661</td>
			<td>Solid Single-Conductor Wire, UL 1007/1569, 20 AWG, 300 VAC</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

chemical gardens as flow-through reactors simulating natural hydrothermal systems

Here we report experimental simulations of hydrothermal chimney growth using injection chemical garden methods. The versatility of this type of experiment allows for testing of various proposed ocean / hydrothermal fluid chemistries that could have driven reactions toward the origin of life in environments on the early Earth, early Mars, or even other worlds such as the icy moons of the outer planets. We show experiments that include growth of chemical garden structures under anoxic conditions simulating the early Earth, inclusion of trace components of phosphates / organics in the injection solution to incorporate them into the structure, a switch of the injection solution to introduce a secondary precipitating anion, and the measurement of membrane potentials generated by chemical gardens. Using this method, self-assembling chemical garden structures were formed that mimic the natural chimneys precipitated at submarine hydrothermal springs, and these precipitates can be used successfully as flow-through reactors by feeding through multiple successive &#8220;hydrothermal&#8221; injections.

Une fois que la solution d&#39;injection a commencé à alimenter le réservoir de solution, un précipité de jardin chimique commence à se former à l&#39;interface fluide et cette structure a continué de croître au cours de l&#39;injection (figures 4-7). Dans les expériences rapportées ici, la première injection est l&#39;hydroxyde de sodium (qui peut être modifié pour inclure la L-alanine et / ou de pyrophosphate), et la solution de réservoir était un mélange 1: 3 de Fe 3+ / Fe...

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Chemical Gardens as Flow-through Reactors Simulating Natural Hydrothermal Systems

We describe chemical garden formation via injection experiments that allow for laboratory simulations of natural chemical garden systems that form at submarine hydrothermal vents.

Jardins chimiques accréditives Réacteurs simulation des systèmes hydrothermaux naturels

Here we report experimental simulations of hydrothermal chimney growth using injection chemical garden methods. The versatility of this type of experiment ...

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Research

JoVE Journal

Chemistry

14.4K vues.  California Institute of Technology. We describe chemical garden formation via injection experiments that allow for laboratory simulations of natural chemical garden systems that form at submarine hydrothermal vents.

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Free Radicals in Chemical Biology: from Chemical Behavior to Biomarker Development

The involvement of free radicals in life sciences has constantly increased with time and has been connected to several physiological and pathological processes. This subject embraces diverse scientific areas, spanning from physical, biological and bioorganic chemistry to biology and medicine, with applications to the amelioration of quality of life, health and aging. Multidisciplinary skills are required for the full investigation of the many facets of radical processes in the biological environment and chemical knowledge plays a crucial role in unveiling basic processes and mechanisms. We developed a chemical biology approach able to connect free radical chemical reactivity with biological processes, providing information on the mechanistic pathways and products. The core of this approach is the design of biomimetic models to study biomolecule behavior (lipids, nucleic acids and proteins) in aqueous systems, obtaining insights of the reaction pathways as well as building up molecular libraries of the free radical reaction products. This context can be successfully used for biomarker discovery and examples are provided with two classes of compounds: mono-trans isomers of cholesteryl esters, which are synthesized and used as references for detection in human plasma, and purine 5',8-cyclo-2'-deoxyribonucleosides, prepared and used as reference in the protocol for detection of such lesions in DNA samples, after ionizing radiations or obtained from different health conditions.

Radical-based biomimetic chemistry has been applied to building-up libraries necessary for biomarker development.

Radicaux libres en biologie chimique: de Comportement chimique au développement de biomarqueurs

The involvement of free radicals in life sciences has constantly increased with time and has been connected to several physiological and pathological ...

Recherche

Chimie

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. Specifically, the sapphire cell enables visual data collection from multiple loadings to solve a set of material balances to precisely determine phase composition. Ternary phase diagrams can then be established to determine the proportion of each component in each phase at a given condition. In principle, any ternary system can be studied although ternary systems (gas-liquid-liquid) are the specific examples discussed herein. For instance, the ternary THF-Water-CO2 system was studied at 25 and 40&#160;&#176;C and is described herein. Of key importance, this technique does not require sampling. Circumventing the possible disturbance of the system equilibrium upon sampling, inherent measurement errors, and technical difficulties of physically sampling under pressure is a significant benefit of this technique. Perhaps as important, the sapphire cell also enables the direct visual observation of the phase behavior. In fact, as the CO2 pressure is increased, the homogeneous THF-Water solution phase splits at about 2 MPa. With this technique, it was possible to easily and clearly observe the cloud point and determine the composition of the newly formed phases as a function of pressure.
The data acquired with the sapphire cell technique can be used for many applications. In our case, we measured swelling and composition for tunable solvents, like gas-expanded liquids, gas-expanded ionic liquids and Organic Aqueous Tunable Systems (OATS)1-4. For the latest system, OATS, the high-pressure sapphire cell enabled the study of (1) phase behavior as a function of pressure and temperature, (2) composition of each phase (gas-liquid-liquid) as a function of pressure and temperature and (3) catalyst partitioning in the two liquid phases as a function of pressure and composition. Finally, the sapphire cell is an especially effective tool to gather accurate and reproducible measurements in a timely fashion.

High-pressure Sapphire Cell for Phase Equilibria Measurements of CO2/Organic/Water Systems

The high pressure sapphire cell apparatus is a unique tool to study, without sampling, phase behavior under a wide range of pressures. Using a cathetometer, very precise volume measurements can be recorded to measure liquid expansion and phase composition. Thus, this synthetic method enables the study of (1) phase equilibria of multi-component mixtures and (2) the partition behavior of catalyst or model compounds as a function of pressure.

Haute pression portable Sapphire pour les mesures de phase équilibres de CO<sub&gt; 2</sub&gt; / / Water Systems organiques

The high pressure sapphire cell apparatus was constructed to visually determine the composition of multiphase systems without physical sampling. ...

Ethylene Polymerizations Using Parallel Pressure Reactors and a Kinetic Analysis of Chain Transfer Polymerization

We demonstrate a method for high-throughput catalyst screening using a parallel pressure reactor starting from the initial synthesis of a nickel &#945;-diimine ethylene polymerization catalyst. Initial polymerizations with the catalyst lead to optimized reaction conditions, including catalyst concentration, ethylene pressure and reaction time. Using gas-uptake data for these reactions, a procedure to calculate the initial rate of propagation (kp) is presented. Using the optimized conditions, the ability of the nickel &#945;-diimine polymerization catalyst to undergo chain transfer with diethylzinc (ZnEt2) during ethylene polymerization was investigated. A procedure to assess the ability of the catalyst to undergo chain transfer (from molecular weight and 13C NMR data), calculate the degree of chain transfer, and calculate chain transfer rates (ke) is presented.

A protocol for the high-throughput analysis of polymerization catalyst, chain transfer polymerizations, polyethylene characterization, and reaction kinetic analysis is presented.

Les polymérisations de l&#39;éthylène en utilisant des réacteurs à pression parallèles et une analyse cinétique de polymérisation de transfert de chaîne

We demonstrate a method for high-throughput catalyst screening using a parallel pressure reactor starting from the initial synthesis of a nickel ...

Development of a Backbone Cyclic Peptide Library as Potential Antiparasitic Therapeutics Using Microwave Irradiation

Protein-protein interactions (PPIs) are intimately involved in almost all biological processes and are linked to many human diseases. Therefore, there is a major effort to target PPIs in basic research and in the pharmaceutical industry. Protein-protein interfaces are usually large, flat, and often lack pockets, complicating the discovery of small molecules that target such sites. Alternative targeting approaches using antibodies have limitations due to poor oral bioavailability, low cell-permeability, and production inefficiency.
Using peptides to target PPI interfaces has several advantages. Peptides have higher conformational flexibility, increased selectivity, and are generally inexpensive. However, peptides have their own limitations including poor stability and inefficiency crossing cell membranes. To overcome such limitations, peptide cyclization can be performed. Cyclization has been demonstrated to improve peptide selectivity, metabolic stability, and bioavailability. However, predicting the bioactive conformation of a cyclic peptide is not trivial. To overcome this challenge, one attractive approach it to screen a focused library to screen in which all backbone cyclic peptides have the same primary sequence, but differ in parameters that influence their conformation, such as ring size and position.
We describe a detailed protocol for synthesizing a library of backbone cyclic peptides targeting specific parasite PPIs. Using a rational design approach, we developed peptides derived from the scaffold protein Leishmania receptor for activated C-kinase (LACK). We hypothesized that sequences in LACK that are conserved in parasites, but not in the mammalian host homolog, may represent interaction sites for proteins that are critical for the parasites&#39; viability. The cyclic peptides were synthesized using microwave irradiation to reduce reaction times and increase efficiency. Developing a library of backbone cyclic peptides with different ring sizes facilitates a systematic screen for the most biological active conformation. This method provides a general, fast, and facile way to synthesize cyclic peptides.

A simple and general method for the synthesis of cyclic peptides using microwave irradiation is outlined. This procedure enables the synthesis of backbone cyclic peptides with a collection of different conformations while retaining the side chains and the pharmacophoric moieties., and therefore, allows to screen for the bioactive conformation.

Développement d&#39;un Backbone peptide cyclique Bibliothèque en tant que potentiel Antiparasitaires Therapeutics Utilisation irradiation micro-ondes

Protein-protein interactions (PPIs) are intimately involved in almost all biological processes and are linked to many human diseases. Therefore, there is ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

Synthèse et caractérisation de supramoléculaires Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Laser-heating and Radiance Spectrometry for the Study of Nuclear Materials in Conditions Simulating a Nuclear Power Plant Accident

Major and severe accidents have occurred three times in nuclear power plants (NPPs), at Three Mile Island (USA, 1979), Chernobyl (former USSR, 1986) and Fukushima (Japan, 2011). Research on the causes, dynamics, and consequences of these mishaps has been performed in a few laboratories worldwide in the last three decades. Common goals of such research activities are: the prevention of these kinds of accidents, both in existing and potential new nuclear power plants; the minimization of their eventual consequences; and ultimately, a full understanding of the real risks connected with NPPs. At the European Commission Joint Research Centre&#39;s Institute for Transuranium Elements, a laser-heating and fast radiance spectro-pyrometry facility is used for the laboratory simulation, on a small scale, of NPP core meltdown, the most common type of severe accident (SA) that can occur in a nuclear reactor as a consequence of a failure of the cooling system. This simulation tool permits fast and effective high-temperature measurements on real nuclear materials, such as plutonium and minor actinide-containing fission fuel samples. In this respect, and in its capability to produce large amount of data concerning materials under extreme conditions, the current experimental approach is certainly unique. For current and future concepts of NPP, example results are presented on the melting behavior of some different types of nuclear fuels: uranium-plutonium oxides, carbides, and nitrides. Results on the high-temperature interaction of oxide fuels with containment materials are also briefly shown.

We present experiments in which real nuclear fuel, cladding, and containment materials are laser heated to temperatures beyond 3,000 K while their behavior is studied by radiance spectroscopy and thermal analysis. These experiments simulate, on a laboratory scale, the formation of a lava-phase following a nuclear reactor core meltdown.

Laser-chauffage et spectrométrie de la Radiance pour l’étude des matières nucléaires dans des Conditions simulant un Accident de la centrale nucléaire

Major and severe accidents have occurred three times in nuclear power plants (NPPs), at Three Mile Island (USA, 1979), Chernobyl (former USSR, 1986) and ...

Minimum Burning Pressures of Water-based Emulsion Explosives

This manuscript describes a protocol to measure the minimum pressure required for sustained burning of water-based emulsion explosives. Pumping water-based emulsion explosives for blasting applications can be very hazardous, as demonstrated by a number of pump accidents around the globe in the last decades, including some that resulted in fatalities. In Canada, the recognition of this hazard has led to the development of pumping guidelines that were endorsed by both the explosives industry and the Explosive Regulatory Division of the Canadian government. In these guidelines, it was noted that the minimum burning pressures (MBP) measured in a laboratory would provide a good guide to characterize the behaviour of these products in pumping systems. The same guidelines also call for the design of pump systems that prevent, whenever possible, pressures from exceeding the MBP of the product being pumped. At the time of publication of these guidelines, a methodology existed for measuring such MBP values but it had never been validated to measure the MBP of ammonium nitrate water-based emulsions (AWEs). AWEs are now used much more widely than any other water-based explosives and precursors in on-site bulk loading operations.
The Canadian Explosives Research Laboratory (CanmetCERL) has been conducting research over the last ten years to develop a validated testing protocol to measure and interpret representative MBP values for AWEs. The test, as it is performed today, will be described and the critical components will be justified by reference to recent published data. Results of MBP measurements, for a range of AWE products, will be presented. Inclusion of the MBP test in the test standards for the authorization of high explosives in Canada will also be discussed.

We present an apparatus based on hot-wire ignition in a pressurized enclosure and an associated methodology to measure the minimum pressure required to induce sustained combustion in water-based emulsion explosives. This method improves product characterization to allow one to use them more safely during pumping and mixing operations.

Moins brûlant des pressions d’explosifs de l’émulsion à base d’eau

This manuscript describes a protocol to measure the minimum pressure required for sustained burning of water-based emulsion explosives. Pumping ...

Utilization of Stop-flow Micro-tubing Reactors for the Development of Organic Transformations

A new reaction screening technology for organic synthesis was recently demonstrated by combining elements from both continuous micro-flow and conventional batch reactors, coined stop-flow micro-tubing (SFMT) reactors. In SFMT, chemical reactions that require high pressure can be screened in parallel through a safer and convenient way. Cross-contamination, which is a common problem in reaction screening for continuous flow reactors, is avoided in SFMT. Moreover, the commercially available light-permeable micro-tubing can be incorporated into SFMT, serving as an excellent choice for light-mediated reactions due to a more effective uniform light exposure, compared to batch reactors. Overall, the SFMT reactor system is similar to continuous flow reactors and more superior than batch reactors for reactions that incorporate gas reagents and/or require light-illumination, which enables a simple but highly efficient reaction screening system. Furthermore, any successfully developed reaction in the SFMT reactor system can be conveniently translated to continuous-flow synthesis for large scale production.

A protocol for organic reaction screening using stop-flow micro-tubing (SFMT) reactors employing gaseous reactants and/or visible-light mediated reactions is presented.

Utilisation des réacteurs micro-tube coule-Stop pour le développement des Transformations organiques

A new reaction screening technology for organic synthesis was recently demonstrated by combining elements from both continuous micro-flow and conventional ...

Reducing Willow Wood Fuel Emission by Low Temperature Microwave Assisted Hydrothermal Carbonization

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative environmental impact and slag formation. The selected short rotation coppice (SRC) willow wood has a high ash content (<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/58970/58970eq1.jpg" /> = 1.96%) and, therefore, a high content of emission and slag precursors. Therefore, the reduction of minerals from SRC willow wood by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization (MAHC) at 150 &#176;C, 170 &#176;C, and 185 &#176;C is investigated. An advantage of MAHC over conventional reactors is an even temperature conductance in the reaction medium, as microwaves penetrate the whole reactor volume. This allows a better temperature control and a faster cooldown. Therefore, a succession of depolymerization, transformation and repolymerization reactions can be analyzed effectively. In this study, the analysis of the mass loss, ash content and composition, heating values and molar O/C and H/C ratios of the treated and untreated SCR willow wood showed that the mineral content of the MAHC coal was reduced and the heating value increased. The process water showed a decreasing pH and contained furfural and 5-methylfurfural. A process temperature of 170 &#176;C showed the best combination of energy input and ash component reduction. The MAHC allows a better understanding of the hydrothermal carbonization process, while a large-scale industrial application is unlikely because of the high investment costs.

A protocol for the emission precursor depletion from low quality biomass by low temperature microwave assisted hydrothermal carbonization treatment is presented. This protocol includes the microwave parameters and the analysis of the biocoal product and process water.

Réduction des émissions de bois de saule par micro-ondes à basse température assistée par hydrothermal carbonisation

Biomass is a sustainable fuel, as its CO2 emissions are reintegrated in biomass growth. However, the inorganic precursors in the biomass cause a negative ...

Separation of Uranium and Thorium for 230Th-U Dating of Submarine Hydrothermal Sulfides

The age of a submarine hydrothermal sulfide is a significant index for estimating the size of hydrothermal ore deposits. Uranium and thorium isotopes in the samples can be separated for 230Th-U dating. This article presents a method to purify and separate U and Th isotopes in submarine hydrothermal sulfide samples. Following this technique, the separated U and Th fractions can meet measuring requirements by multi-collector inductively coupled plasma mass spectrometry (MC-ICPMS). The age of the hydrothermal sulfide sample can be calculated by measuring the present-day activity ratios of 230Th/238U and 234U/238U. A super clean room is necessary for this experiment. Cleaned regents and supplies are used to reduce the contamination during the sample processes. Balance, hotplate, and centrifuge are also used. The sulfide sample is powdered for analysis and less than 0.2 g sample is used. Briefly, the sample is weighed, dissolved, added to 229Th-233U-236U double spike solution, Fe co-precipitated, and separated on an anion-exchange resin extraction column. Approximately 50 ng U is consumed for 230Th-U dating of sulfides sample by MC-ICPMS.

Separation of Uranium and Thorium for 230Th-U Dating of Submarine Hydrothermal Sulfides

The protocol describes a method to purify and separate the U and Th nuclide in submarine hydrothermal sulfide sample with Fe co-precipitation and extraction chromatography for 230Th-U disequilibrium dating.

Séparation de l'uranium et du thorium pour 230Th-U Dating of Submarine Hydrothermal Sulfides

The age of a submarine hydrothermal sulfide is a significant index for estimating the size of hydrothermal ore deposits. Uranium and thorium isotopes in ...