JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

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

Аннотация

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 “hydrothermal” injections.

Введение

"Химические сады» являются самоорганизующиеся неорганические осадки, разработанные где две жидкости контрастных химических взаимодействуют 1,2. Эти самоорганизующиеся структуры неорганических были предметом научного интереса для более века отчасти из-за их внешнего вида биомиметического, и многие экспериментальные и теоретические исследования были преследовали, чтобы понять различные сложные аспекты и возможные функции химических систем сад 3. Природные примеры химических садов включают минеральные "дымохода" осадки, которые растут вокруг гидротермальных источников и просачивается, и было доказано, что они могут предоставить правдоподобные условия для жизни, чтобы выйти 4. Чтобы вырастить химический сад, имитирующий естественный вентиляционную трубу гидротермальной, решение резервуар должен представлять собой имитацию состав океана и инъекционный раствор должен представлять гидротерм, которая кормит в океан. Универсальность этого типа ое эксперимент с разными системами реакции позволяет для моделирования практически любой предлагаемой химии жидкости океан / гидротермальной среде, в том числе на ранней Земле или в других мирах. На ранней Земле, океаны бы бескислородных, кислой (рН 5-6), и было бы содержащую растворенный атмосферный CO 2 и Fe 2+, а также Fe III, Ni 2+, Mn 2+, 3- НЕТ и НЕТ 2. Химические реакции между этой морской и океанической коры ультраосновного произвел бы щелочной гидротермальной жидкости, содержащей водород и метан, а в некоторых случаях сульфида (HS -) 4-8. Дымоходы, образующиеся в начале сред щелочного вентиляционных Землей, могут, таким образом, содержится черных / оксигидроксиды трехвалентного железа и железа / никеля сульфиды и было предложено, что эти минералы, возможно, служил конкретные каталитические и прото-ферментативный функции к освоения геохимических окислительно-восстановительные / градиентов рН ездить появление Metaboliсм 5. Точно так же, на другие миры, такие как, что, возможно, пройдет (или, возможно, размещены) вода / рок интерфейсы - например, в начале Марса, спутника Юпитера Европы, или луны Сатурна Энцелада - не исключено, что вода / порода химия может генерировать щелочные вентиляционные среды способны на вождение пребиотическое химию или даже предоставления жилые ниши для сохранившихся жизни 5,9-11.

Классический эксперимент химического сад включает в себя затравочного кристалла соли металла, например, железа тетрагидрат хлорида FeCl 2 • 4H 2 O, погруженный в раствор, содержащий реактивные анионы, например, силикат натрия или "жидкое стекло". Соль металла растворяется, создавая кислого раствора, содержавшего Fe 2+, который взаимодействует с дополнительной щелочном растворе (содержащий силикат анионы и ОН -) и неорганический мембраны осадок. Мембранные набухает под осмотического давления, вспышки, а затем вновь выпадает в осадокт новый интерфейс жидкости. Этот процесс повторяется до тех пор, пока кристаллы растворяются, в результате чего вертикально ориентированной, самоорганизующейся структуры осадка со сложной морфологией на обоих макро и микро масштабах. Этот процесс приводит к осадков дальнейшего разделения химически Контрастные решения по всей неорганических химических садовой мембраны и разности заряженных частиц через мембрану приводит к мембранного потенциала 12-14. Химическая садовые конструкции сложны, показывая градиенты состава из салона, чтобы снаружи 13,15-19, а стенки структуры поддерживать разделение между контрастными решений в течение длительных периодов, оставаясь несколько проницаемой для ионов. В дополнение к идеальным эксперимент для образовательных целей (как они просты, чтобы сделать для классных демонстраций, и может обучать студентов о химических реакций и самоорганизации), химические сады имеют научное значение как представлений самоуправления АССАМБЛЕЯLY в динамических, далеко от равновесия системах, включая методы, которые могут привести к производству интересных и полезных материалов 20,21.

Химические сады в лаборатории также могут быть выращены с помощью методов инжекции, в котором раствор, содержащий один ион осаждения медленно вводят во вторую раствора, содержащего совместным осаждением ионов (или ионов). Это приводит к образованию химических структур садовых, аналогичных экспериментов роста кристаллов, за исключением того, что свойства системы и осадок может быть лучше контролируется. Способ инжекции имеет несколько существенных преимуществ. Это позволяет сформировать химическое сад с использованием любой комбинации осаждающих или включены видов, то есть несколько ионов осаждением может быть включена в одном решении, и / или другие без конденсата компоненты могут быть включены в любом растворе поглощать / реагируют с осадком , Мембранный потенциал генерируется в химическойСистема сад может быть измерена в эксперименте впрыска, если электрод включены внутрь структуры, что позволяет электрохимической исследование системы. Инъекции эксперименты дают возможность кормить раствора для инъекций в интерьере химической саду контролируемых сроков, изменяя скорость впрыска или общее вводят объем; поэтому можно подавать через различные решения последовательно и использовать осажденный структуру как ловушка или реактора. В сочетании, эти методы позволяют для лабораторных моделирования сложных процессов, которые могут иметь место в системе естественной химической сада на подводной гидротермальные жерла, в том числе дымохода, образованной из многих одновременных реакций осаждения между океаном и вентиляционные жидкость (например, производство металлов, сульфиды, гидроксиды и / или карбонаты и силикаты). 5,22 Эти методы могут быть применены к любому химическому реакционной системе саду, чтобы обеспечить формирование новых типовматериалов, например, слоистых труб или труб с адсорбированными активных форм 20,23.

Мы здесь подробно пример эксперимент, который включает в себя одновременный рост двух химических садов, Fe 2+ -содержащих структур в бескислородной среде с. В этом эксперименте мы включили следовых количеств полифосфатов и / или аминокислот в исходное инъекционного раствора, чтобы наблюдать за их влияние на структуру. После первоначального формирования химического саду мы тогда переключил инъекционный раствор, чтобы представить сульфид в качестве вторичного осаждающим аниона. Измерения мембранных потенциалов выполнены автоматически в течение всего эксперимента. Этот протокол описывает, как запустить два эксперимента с использованием сразу двойную шприцевой насос; Данные, приведенные требуется несколько прогонов этой процедуры. Относительно высокие дебиты, низкая рН концентрации пластовых и реагентов, используемых в наших экспериментах, предназначен для формирования большой дымоход осаждается на время СКАлесь, пригодные для однодневных лабораторных экспериментов. Тем не менее, жидкость расхода в естественных гидротермальных источников может быть гораздо более диффузный и концентрации реагентов осаждения (например, Fe и S в ранней системы Земля) может быть на порядок ниже 4; Таким образом, структурированные осадки будут формировать более длинные временные рамки и отверстие может быть активным в течение десятков тысяч лет 24,25.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

протокол

1. Соображения безопасности

  1. Используйте средства индивидуальной защиты (халат, защитные очки, перчатки, нитриловые надлежащие обувь), чтобы предотвратить утечки химических веществ или травмы. Используйте шприцы и иглы, и заботиться, чтобы не проколоть перчатки. Позаботьтесь во время установки эксперимента, чтобы проверить аппарат на предмет утечек путем выполнения инъекции сначала дважды дистиллированной Н 2 О (DDh 2 O), и, чтобы проверить стабильность реакции флаконов на стенде, перед добавлением химических веществ.
  2. Провести такой эксперимент с любым химическим сад рецепт, но один из реагентов, которые мы используем для имитации глубоководных отверстия является опасным химическим, сульфид натрия; Поэтому делать всю эксперимент внутри вытяжного шкафа для предотвращения воздействия.
    1. Только открыть бутылку сульфида натрия в вытяжном шкафу и поместите баланс внутри вытяжного шкафа для взвешивания сульфид. Всегда держите сульфидсодержащих решения внутри вытяжного шкафа, как они выделяют токсичные H 2 S газ, а также сохранить sulfidе жидкость, острые предметы и контейнеры ТБО в вытяжном шкафу. Другой реагент представляет интерес Fe (II) Cl 2 • 4H 2 O, который окисляет на воздухе, поэтому позаботьтесь, чтобы сохранить решения бескислородных и расти химические сады под бескислородной свободном пространстве (например, N 2 или Ar), всегда в пределах вытяжной колпак или бардачок.

2. Установка для инъекций экспериментов

  1. Создать стекла "Injection флаконов", отрезав нижние 1 см 100 мл прозрачного стекла обжимной верхнюю сыворотки бутылку (20 мм бушоны типа закрытия) с стеклорез, так что, когда перевернутый сосуд открыт для воздуха. Поскольку эти многоразовые, очистить флаконов в 1 М HCl кислоты ванна O / N, а затем хорошо промыть с DDh 2 O до нового эксперимента.
  2. Подготовка инъекций флаконы (рисунок 1).
    1. Соберите 20 мм перегородку, 20 мм алюминий бушоны и 0,5-10 мкл пластиковые пипетки с. Использование 16 G шприца пеEdle, тщательно прокола отверстие через центр перегородки, затем снимите и выбросьте иглу в контейнер для острых предметов соответствующего отходов.
    2. Вставка пипетки в отверстие иглы, в сторону резиновую прокладку, которая будет сталкиваться внутри обжимной верхней части флакона. Нажмите пипетки через перегородку, чтобы он тычет на другую сторону.
    3. Обжимные-печать перегородку с кончика пипетки на инъекции судна, чтобы сделать водонепроницаемое уплотнение. При запечатаны, нажать пипетки далее через перегородку так, чтобы она выступала наружу.
    4. Прикрепите 1/16 "внутренний диаметр четкое гибкий химически стойких труб до кончика пипетки (длина трубки должны добраться от инъекций флакон в шприцевой насос); сдвиньте его вверх для водонепроницаемого уплотнения.
      Примечание: Это будет инжекционной трубки, кормили с другого конца с помощью шприца с иглой 16 G.
    5. Проверка на наличие утечек: Вставьте шприц 10 мл, наполненную DDH 2 O с 16 г иглы в другой конец трубки(плавно скользить трубку прямо на иглу, и будьте осторожны, чтобы не проколоть стенку трубки). Медленно вводят таким образом, чтобы DDH 2 O движется вверх трубку и в нижней части реакционного сосуда. Убедитесь, что шприц / трубы, трубы / чаевые, и обжимные уплотнения являются водонепроницаемыми.
  3. Зажим для инъекций флаконы на подставке в вытяжном шкафу, так что инъекция будет кормить из нижней части флакона.
    Примечание: Несколько флаконы могут быть созданы сразу и одновременно подается отдельными шприцами.
  4. Настройка электродов для измерения мембранного потенциала через стенку химических садов. Всегда используйте ту же конвенции, для которых свинец "внутри", и которое "за пределами" химических садов.
    1. Вырезать длины изолированного провода (например, медь), которые достигают изнутри реакционных сосудов руководством мультиметра или данных регистратора. Оставьте немного слабины в проводах для позиционирования.
    2. Strip ~ 3 мм отпроволокой голой на концах, которые будут расположены внутри реакционной пробирке. На других концах, которые будут подключены к мультиметр приводит, стриптиз ~ 1 см проволоки.
    3. Закрепите провода на месте, чтобы измерить мембранный потенциал через химической саду. Для провода, который пойдет в химической саду: вставьте его в отверстие наконечника пипетки, из которого жидкость подается в емкости.
    4. Нажмите провода в слегка, чтобы обеспечить контакт с инъекционного раствора, но не настолько далеко, что это приведет к загрязнению поток впрыскивания. Для внешнего провода: место это так, что он будет находиться в контакте с резервуаром решение, но не с химическим сад осадка.
    5. Лента или иным закрепить провода так, что они не могут двигаться внутри флакона инъекции в ходе эксперимента (Рис.2).
    6. Прикрепите другие концы проводов к мультиметру, и закрепите провода так, чтобы эти цели также не двигаться в течение всего эксперимента.
  5. Настройте N 2 газовые линии, которые будут кормить друг в одном из флаконов для инъекций.
    1. Разделение сырьевого газа из источника N 2 на несколько трубок, так что есть одна Н 2 корм для каждого флакона инъекции.
    2. Поместите каждую N 2 трубки, так что он питается в свободном пространстве одного из нагнетательных флаконах.

3. Подготовка решений для химической Garden роста

  1. Подготовка резервуара раствора, 100 мл для каждого эксперимента. Примечание: В этом примере используют 75 мм Fe 2+ и 25 мМ Fe 3+ как осаждающихся катионов (таблица 1).
    1. Создать бескислородные решения сначала барботирования DDh 2 O с N 2 газа для ~ 15 мин на 100 мл.
    2. Взвесить и добавить FeCl 2 • 4H 2 O и FeCl 3 • 6H 2 O, осторожном перемешивании, чтобы растворить (не энергично, чтобы не вводить кислород).
    3. После реагенты растворяются, сразу resumе свет пузырьков в Fe 2+ Fe 3+ / решение с N 2 газа, а инъекции готовят.
  2. Выбрать любые два из первичных растворов для инъекций, представленных в таблице 1, и подготовить 10 мл каждого. Заполните 10 мл шприц до отметки 7 мл каждого из растворов (один шприц для каждого раствора). Замените иглы шапки и отложите в сторону.
  3. Подготовьте 20 мл вторичного раствора для инъекций (сульфид натрия - предупреждение)., Показанные в таблице 1 Заполните два 10 мл шприцы отметки 7 мл с этим решением, заменить игл шапки и отложите в сторону. Всегда держите сульфидсодержащих решения и шприцы в вытяжном шкафу.
  4. Пополнить DDh 2 O шприцы с шага 2.2.5; они будут использоваться для промывки инжекционной трубки.

4. Запуск Primary инъекции

  1. Используйте нужный регистратор данных для мембранного потенциала измерений; измерения потенциала каждого эксперимента в на separatе канал и установите скорость сканирования, чтобы дать нужное количество точек данных (например, для инъекции 2-ч, запись потенциал каждые 30 сек будет достаточно).
  2. Безопасный первичные шприцы для инъекций от программируемого шприцевой насос в вытяжном шкафу.
  3. Используйте стакан отходов поймать капли и установить шприцевой насос, чтобы придать быстрыми темпами до тех пор, шприцы оба не начнут капать в стакан. Затем остановить инъекцию (в целях обеспечения того, чтобы два шприца начинают инъекционных на точно такой же уровень).
  4. Перепрограммировать шприцевой насос, чтобы придать на 2 мл в час (калибровки для данного типа шприца, используемого), но не попал старт.
  5. Вставьте DDh 2 O шприцы в двух пластиковых трубок впрыска, и ввести, чтобы вода заполняет прозрачной трубки до отверстия, где он входит в основной резервуар. Поместите шприцы на стенде, над инъекций флаконы.
  6. Залить 100 мл Fe 2+ / Fe 3+ водохранилища раствора в EAч флакон.
  7. Регулировка потока газа линий N 2 при желании сохранить эксперимента бескислородной на время инъекции.
  8. Тщательно покрыть коллекторских флаконы с герметичной прокладкой (например, с помощью парафильм; не препятствует вид через стекло) и вставить N 2 корма в каждом флаконе (рисунок 3).
  9. Принесите DDh 2 O шприцы (еще вставлены в трубку) вниз рядом с первичным шприцы для инъекций. Осторожно сдвиньте пластмассовую трубку впрыска выключить шприца O иглы DDh 2, и сразу же передать ее непосредственно на одной из первичных шприца иглы. (Будьте осторожны, чтобы не проколоть стенку трубки).
  10. Начните инъекции, и начать запись мембранного потенциала.

5. Запуск вторичного впрыска:

  1. Хит остановку на шприцевой насос через 3 часа (после 6 мл были введены), когда химические структуры сада создали (FIGURe 4), постоянно создавая мембранный потенциал (рисунок 5).
  2. Осторожно снимите основные шприцы для инъекций от шприцевой насос (но оставить их подключении к трубке так структуры не беспокоит); установить их на над уровнем жидкости в ампулах стойки так, чтобы жидкость не может течь обратно в шприц.
  3. Безопасный вторичных сульфидных шприцы в шприцевой насос, и повторите шаги 4.3 и 4.4.
  4. Удалить вторичного шприцы по одному из шприцевой насос, и, удерживая шприцы над уровнем жидкости в пузырьках, повторите шаг 4,9, передавая трубку из первичных шприцев к вторичным шприцев (фиг.6). Будь бдителен, что давление жидкости из резервуара в шприце не вызывает жидкости течь обратно в шприц, так как это может разрушиться химический сад.
  5. Когда передача завершена, тщательно закрепите вторичные шприцы йе шприцевой насос.
  6. Re-программы шприцевой насос, чтобы придать на 2 мл в час, и ударил начать продолжать инъекции с новой инъекционного раствора.
  7. Безопасное распоряжаться первичных шприцы для инъекций.

6. Прекращение эксперимента

  1. Первая остановка в шприцевой насос, затем остановите запись мембранного потенциала и сохранения данных.
  2. Выключите поток N 2 и удалите строки, и парафильмом от инъекций судов.
  3. При желании, образец пластового раствора или осадка для дальнейшего анализа. Для осторожно снимите резервуар решения, а не мешать осадок, использовать 25 мл пипеткой тщательно отбирают пипеткой пластового решение в нескольких аликвот, и отменить решение в стакане отходов.
  4. Освободить инъекции сосуды по одному и залить раствор в стакане передачи отходов в вытяжном шкафу. Используйте DDh 2 O, чтобы промыть кусочки осадка.
  5. Удалить шприцы сюдам шприцевой насос, и извлечь их из трубки, позволяя дополнительный впрыска жидкости бежать в передаче отходов стакан. Слейте шприцы в стакан с отходами, и распоряжаться шприцы в контейнер для острых предметов сульфид хранится в вытяжном шкафу.
  6. Снимите трубку от эксперимента флакона и распоряжаться им в сумке твердых отходов. Uncrimp печать и распоряжаться перегородки, печать и пипетки.
  7. Промойте эксперимент флакон стеклянный и положите его в 1 М HCl ванна кислоты O / N. (ВНИМАНИЕ - посуда, которая была в контакте с сульфидом натрия образуются ядовитые H 2 S газ при размещении в кислоте Держите ванны кислот внутри вытяжного шкафа.).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Результаты

После того, как раствор для инъекций начали кормить в резервуар раствора, химический сад начинает образовываться осадок на границе жидкости и эта структура продолжает расти в течение впрыска (фиг.4-7). В экспериментах здесь, первой инъекции был гидроксид натрия (который может б?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Обсуждение

Формирование химической структуры сада с методом впрыска может быть достигнуто путем взаимодействия любых двух растворов, содержащих реакционноспособные ионы, которые производят осадок. Есть много возможных реакционных систем, которые будут производить осадок структуры и найти пра...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Раскрытие информации

The authors declare that they have no competing financial interests.

Благодарности

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.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Syringe PumpFisher14-831-3Dual or multiple channel, depending on desired number of simultaneous experiments
Ferrous chloride tetrahydrateFisherI90500Ferrous Chloride Tetrahydrate (Crystalline/Certified)
Ferric chloride hexahydrateFisherI88-100Ferric Chloride Hexahydrate (Lumps/Certified ACS)
Sodium hydroxideSigma-AldrichS5881reagent grade, ≥98%, pellets (anhydrous)
Sodium sulfide nonahydrateFisherS425212Sodium Sulfide Nonahydrate (Crystalline/Certified ACS). Store at -20 °C. 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.
Potassium pyrophosphateSigma-Aldrich32243197%
L-AlanineSigma-AldrichA7627
Syringes (10 cc)Fisher14-823-16EBD™ Syringe with Luer-Lok Tips (Without Needle)
Syringe needles (16 gauge)Fisher14-826-18BBD™ General Use and PrecisionGlide Hypodermic Needles, 16 G x 1.5 in. (38 mm)
TubingCole ParmerEW-06407-71Tygon Lab Tubing, Non-DEHP, 1/16" ID x 1/8" OD
Aluminum sealsFisher0337523CThermo Scientific™ National™ Headspace 20 mm Crimp Seals
Gray butyl stoppersFisher0337522AAThermo Scientific™ National™ 20 mm Septa for Headspace Vials
Serum bottlesSigma-Aldrich33110-UVials, crimp top, serum bottle, size 100 ml, clear glass, O.D. × H 51.7 mm × 94.5 mm. For these experiments, the bottom of the serum bottle should be cut off.
Pipette tipsVWR53511-682pipette tips 0.5-10 μl
WireMcMaster-Carr8073K661Solid Single-Conductor Wire, UL 1007/1569, 20 AWG, 300 VAC

Ссылки

  1. Leduc, S. The Mechanism of Life. , Rebman. London. (1911).
  2. Coatman, R. D., Thomas, N. L., Double, D. D. Studies of the growth of ‘‘silicate gardens’’ and related phenomena. J. Mater. Sci. 15, 2017-2026 (1980).
  3. Barge, L. M., et al. From Chemical Gardens to Chemobrionics. Chem. Rev. 115 (16), 8652-8703 (2015).
  4. Russell, M. J., Hall, A. J. The onset and early evolution of life. GSA Memoir. 198, 1-32 (2006).
  5. Russell, M. J., et al. The Drive to Life on Rocky and Icy Worlds. Astrobiology. 14 (4), 308-343 (2014).
  6. Macleod, G., Mckeown, C., Hall, A. J., Russell, M. J. Hydrothermal and oceanic pH conditions at 4Ga relevant to the origin of life. Origins Life Evol. B. 24, 19-41 (1994).
  7. Mielke, R. E., et al. Fabrication and Test of a Hydrothermal Reactor for Origin‐Of‐Life Experiments. Astrobiology. 10, 799-810 (2010).
  8. Russell, M. J., Hall, A. J. The emergence of life from iron monosulphide bubbles at a submarine hydrothermal redox and pH front. J. Geol. Soc. Lond. 154, 377-402 (1997).
  9. Vance, S., Harnmeijer, J., Kimura, J., Hussmann, H., Demartin, B., Brown, J. M. Hydrothermal systems in small ocean planets. Astrobiology. 7, 987-1005 (2007).
  10. Ehlmann, B. L., Mustard, J. F., Murchie, S. L. Geologic setting of serpentine deposits on Mars. Geophys. Res. Lett. 37, L06201(2010).
  11. Hsu, H. -W., et al. Ongoing hydrothermal activities within Enceladus. Nature. 519, 207-210 (2015).
  12. Cartwright, J. H. E., García-Ruiz, J. M., Novella, M. L., Otálora, F. Formation of Chemical Gardens. J. Colloid Interf. Sci. 256, 351-359 (2002).
  13. Barge, L. M., et al. Characterization of Iron-Phosphate-Silicate Chemical Garden Structures. Langmuir. 28, 3714-3721 (2012).
  14. Glaab, F., Kellermeier, M., Kunz, W., Morallon, E., García-Ruiz, J. M. Formation and Evolution of Chemical Gradients and Potential Differences Across Self-Assembling Inorganic Membranes. Angew. Chem. Int. Edit. 124, 4393-4397 (2012).
  15. Pagano, J. J., Thouvenel-Romans, S. T., Steinbock, O. Compositional analysis of copper–silica precipitation tubes. Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 110-116 (2006).
  16. Parmar, K., et al. Characterization of cobalt precipitation tube synthesized through “silica garden” route. Mater. Charact. 60, 863-868 (2009).
  17. Parmar, K., Pramanik, A. K., Bandyopadhya, N. R., Bhattacharjee, S. Synthesis and characterization of Fe(III)-silicate precipitation tubes. Mater. Res. Bull. 45, 1283-1287 (2010).
  18. Cartwright, J. H. E., Escribano, B., Sainz-Díaz, I. Chemical-Garden Formation, Morphology, and Composition. I. Effect of the Nature of the Cations. Langmuir. 27, 3286-3293 (2011).
  19. Stone, D. A., Goldstein, R. E. Tubular precipitation and redox gradients on a bubbling template. P. Natl. Acad. Sci. USA. 101 (32), 11537-11541 (2004).
  20. Makki, R., Ji, X., Mattoussi, H., Steinbock, O. Self-Organized Tubular Structures as Platforms for Quantum Dots. J. Am. Chem. Soc. 136, 6463-6469 (2014).
  21. Long, D. -L., Tsunashima, R., Cronin, L. Polyoxometalates: Building Blocks for Functional Nanoscale Systems. Angew. Chem. Int. Edit. 49, 1736-1758 (2010).
  22. Mielke, R. E., et al. Iron-Sulfide-Bearing Chimneys as Potential Catalytic Energy Traps at Life’s Emergence. Astrobiology. 11, 933-950 (2011).
  23. Roszol, L., Steinbock, O. Controlling the Wall Thickness and Composition of Hollow Precipitation Tubes. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 20100(2011).
  24. Ludwig, K. A., Kelley, D. S., Butterfield, D. A., Nelson, B. K., Früh-Green, G. Formation and evolution of carbonate chimneys at the Lost City Hydrothermal Field. Geochim. Cosmochim. Ac. 70, 3625-3645 (2006).
  25. Russell, M. J., Hall, A. J., Turner, D. In vitro growth of iron sulphide chimneys: possible culture chambers for origin-of-life experiments. Terra Nova. 1, 238-241 (1989).
  26. Russell, M. J., Daniel, R. M., Hall, A. J., Sherringham, J. A. A hydrothermally precipitated catalytic iron sulphide membrane as a first step toward life. J. Mol. Evol. 39 (3), 231-243 (1994).
  27. Barge, L. M., et al. Pyrophosphate Synthesis in Iron Mineral Films and Membranes Simulating Prebiotic Submarine Hydrothermal Systems. Geochim. Cosmochim. Ac. 128, 1-12 (2014).
  28. McGlynn, S. E., Kanik, I., Russell, M. J. Peptide and RNA contributions to iron-sulphur chemical gardens as life's first inorganic compartments, catalysts, capacitors and condensors. Philos. T. R. Soc. S-A. 370, 3007-3022 (2012).
  29. Cartwright, J. H. E., Escribano, B., Sainz-Díaz, C. I., Stocieck, L. S. Chemical-Garden Formation, Morphology, and Composition. II. Chemical Gardens in Microgravity. Langmuir. 27, 3294-3300 (2011).
  30. Thouvenel-Romans, S., Steinbock, O. Oscillatory Growth of Silica Tubes in Chemical Gardens. J. Am. Chem. Soc. 125, 4338-4341 (2003).
  31. Batista, B. C., Cruz, P., Steinbock, O. From Hydrodynamic Plumes to Chemical Gardens: The Concentration-Dependent Onset of Tube Formation. Langmuir. 30, 9123-9129 (2014).
  32. Herschy, B., et al. An origin-of-life reactor to simulate alkaline hydrothermal vents. J. Mol. Evol. 79, 213-227 (2014).
  33. Yamaguchi, A., Yamamoto, M., Takai, K., Ishii, T., Hashimoto, K., Nakamura, R. Electrochemical CO2 Reduction by Ni-containing Iron Sulfides: How Is CO2 Electrochemically Reduced at Bisulfide-Bearing Deep-sea Hydrothermal Precipitates? Electrochim. Acta. 141, 311-318 (2014).
  34. Hansen, H. C. B., Guldberg, S., Erbs, M., Koch, C. B. Kinetics of nitrate reduction by green rusts—effects of interlayer anion and Fe (II): Fe (III) ratio. Appl. Clay Sci. 18 (1), 81-91 (2001).
  35. Trolard, F., Bourrié, G. Fougerite a natural layered double hydroxide in gley soil: habitus, structure, and some properties. Clay Minerals in Nature - Their Characterization, Modification and Application. , InTech. (2012).
  36. van Oss, C. J. Specifically Impermeable Precipitate Membranes. Surface and Colloid Science. , Springer. US. 115-144 (1984).
  37. Baaske, P., et al. Extreme accumulation of nucleotides in simulated hydrothermal pore systems. P. Natl. Acad. Sci. USA. 104, 9346-9351 (2007).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

105

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены