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  • 在各种环境条件下厌氧微生物席白云石形式的细晶粒。

    在各种环境条件下厌氧微生物席白云石形式的细晶粒。

    照片:劳伦·辛克尔

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重建古矿物质

在各种环境条件下厌氧微生物席白云石形式的细晶粒。

新研究演示了如何使岩石白云岩,保护海洋环境中微生物的细纹理和解决白云石问题。


记者联系

劳伦·辛克尔
电子邮件: hinkell@mit.edu
海洋@ MIT

当谈到在地质历史作出深刻的印象,介质使所有的差异,尤其是在地球的古海洋。在这里,太古宙(4.000至2.500万年前),在次元古宙(2.500至5.41亿年前),期间,当大气中的氧气今天比海洋要低得多,生物活性的沉积矿物质签名保存在形成由微生物群落产生微细凹凸。在环境条件下形成的岩石像这些决定了晶体结构如何发展 - 更有序,细粒度,更好的保存。

理解,更好的是,如何复制这些古老的矿物格鲁关于提供信息地球过去的环境,以及如何开发生物和行为。其中一个化石轴承岩石已被证明很难在实验室复制 - 直到现在。

来自澳门太阳城最新网站和普林斯顿大学的研究人员发现了一种方法,通过再现一个这些的耐候性,携带信息的矿物质,白云石,长期以来困扰形成谁的科学家效仿古代地球实验室的一部分。相对接近,并且可以从,矿物质,使石灰石,白云石是过去普遍的创建;然而,很少在研究现代环境中找到它。而它是从海水中通常发现组件创建,有物理和动力学障碍预防白云石的形成 - (共碳酸盐层3-2)离子与交替的钙和镁的核心原子。另外,有原白云石报道的研究 - 以发生无序晶体结构的岩石,只有在很咸现代环境 - 这种矿物但随着越来越多的微生物及其有序哥哥不保留相同的微细凹凸。

“为了寻找远古生命和老工艺的证据,你要看看微生物的结构。这其中的信息。其中的一些信息是非常细晶白云石的形式,为微生物生长几乎即析出保存。它保留了这些微生物席的椎板,“塔尼娅Bosak,在地球,大气与行星科学(EAPS),澳门太阳城最新网站系副教授领导的研究实验室谁。地球生物学用她的实验小组,探讨在微生物系统和生物地球化学过程的现代化和沉积诠释生命的早期地球上的记录。然而,“有一个很大的问题关于细晶白云岩在穿越时空的大量微生物结构的由来:有条件下地球表面使白云石没有明确的办法。”

他们的研究结果发表在杂志 地质学 报告首创有序白云石,发现的伎俩捕捉这些质感可通过锰离子,海水,光,厌氧生物膜,硫代谢,光合作用微生物在无氧环境中的浆液。

该研究报告的共同作者是前博士后EAPS米尔纳大冶副教授普林斯顿大学约翰·希金斯。

白云石问题和秩序的重要性

因为在18世纪在现在被称为意大利北部的白云石山白云石的第一标识,科学家们一直在通过白云石怎样的形式难倒,为什么有这么多的古白云石等小近代矿物。这个问题被冠以“白云石问题”。

有科学家发现现代白云石,可以形成两种主要方式。当沉淀浅,高盐度的海水进行加热,当以富镁石灰遇水,像是一个被海水入侵的解决方案深礁。然而,这两种方法都使大晶体这种不起眼的多的生物信息。在现代海水,然而,文石和方解石(碳酸钙的不同的晶体结构)是更有可能比白云石沉淀出来。 “这不是很难做,如果你白云石升温的海水非常高的温度烧杯中,但你永远不会在地球的表面温度,只是对自己的压力得到它,” Bosak说。 “这真的很难进入的矿物质镁;它并没有真正想进入晶格。“这是大局的一部分。另外,不占这些机制看出在该宙和原生地周期即保留这些质地矿物变化(锰或富铁白云石)。 “那你看到的是饱和的海水对于白云石,(但)它只是没有形成,所以有一些动能屏障了这一点。”

但直到20世纪初俄国微生物学家这证明了厌氧菌引起白云石的潜力从海水中,被称为生物矿化过程中的矿物质形成。从那以后,研究人员发现,在现代环境中,生物膜 - 包含光合微生物和泥泞的有机基质,它们排泄为他们的家(exopolymeric物质) - 在咸水高度蒸发池可以提供在其白云石的表面能成核和生长。然而,这些生物膜是不是光合作用。相比之下,微生物那名保留了许多结构之前氧气的崛起咸少海洋环境长大,被认为是由光合微生物群落产生的。另外,离子和微生物的位置认为是参与这一过程在过去可能不同。微生物过去依赖于硫化物,氢,或铁离子进行光合作用。研究人员怀疑,超过2十亿年前,锰和铁离子的存在是在海洋沉积物甚至水柱高。今天,由于氧化气氛,他们在厌氧沉积物中可能发生的条件埋设较深。然而,由于缺乏阳光照射装置根据微生物席不要在这里生长,所以同样没有白云石。

而强大的微生物参与的建议是一步解决问题的白云石,水晶订货和海洋形成的在阳光照射区的事宜,微生物殖民沉积物在哪里,仍然没有得到解决。

再现过去

在调查的早期沉积学保存,该集团进行了一系列的实验复制这些古老的海洋条件随着厌氧气氛。他们用现代的生物膜,光/暗环境的组合,和海水修改,有和没有锰模拟早期地球的条件下,金属之一,通常被认为细菌和促进生长的矿物发现。研究人员利用微生物在纽约州北部的一个湖,从缺乏氧气深处。

在他们的实验中,研究人员发现了一些意想不到的 - 最丰富的矿物质,在生物膜是高度有序的白云石,而小瓶包含所产生光合作用最微生物和锰 - 随着现场报告相一致的结果。作为垫长大朝光,水晶积累,请用最古老的底部捕捉微小晃现在在哪里退化曾经是微生物席。在更广泛的覆盖面,孔隙率小,减少了其中流体的渗滤,随着互动和溶解的矿物质,而且基本上擦除数据的机会。实验进行或(不进行光合作用)开发无序白云石黑暗中缺乏锰。 “我们不正是为什么锰理解和微生物有效果,但它好像他们做。这几乎就像那些类型的条件的自然结果,“Bosak说。尽管如此,“这是一个大问题,以显示卫生组织的是,可以发生。”

现在,球队已经找到了一种方法,使有序的白云石,他们计划寻找到为什么会形成,变化,并记录岩石形成是如何在它的环境条件。这对看ADH锰白云石的效果后,将着眼于研究铁离子,到古老的岩石,这些集成。 “似乎还铁镁刺激的掺入的形成到矿物此,无论出于何种原因,” Bosak说。

此外,他们会进行调查,目前,看看有什么组件对沉淀白云石所必需的独特的微生物相互作用和物理性能。单龛占据每个厌氧生物似乎帮助社区成长,周期元素,降解的物质,和晶体的表面。 Bosak组会做ESTA僵化由相同或不同的环境条件下的各种生物,看看他们是否能产生白云石。在这些实验中,将监测他们白云岩以及如何在记录就作出的温度,以及周围溶液的化学和同位素组成,以更好地了解这个过程。

“我认为它告诉我们 - 当我们试图解释过去 - 这是一个非常不同的星球:不同类型的生物,不同类型的占主导地位,代谢的” Bosak说,”我认为我们才刚刚开始划伤什么可能的结果矿物表面,什么样的纹理效果,我们甚至可以期待“。

ESTA研究是支持的,一部分是通过对生活和FESD NSF项目的起源西蒙斯基金会合作。这项工作是在澳门太阳城最新网站的中心设备的科学和工程进行一部分;由美国国家科学基金会资助材料科学与工程研究中心的一部分。


主题: 科学学院, EAPS, 中心材料科学与工程, 地质学, 古气候学

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