穆斯堡尔谱学在天体生半岛综合体育官方APP下载德甲物学

基督教施罗德

生物和环境科学,自然科学学院的斯特灵大学斯特林FK9 4洛杉矶,苏格兰,英国

介绍

天体生物学的研究起源、演化和分布在宇宙中生命的。¹因此,现场开始之前地球上非常冒险去寻找生命的空间。这个引导搜索策略找到水,因为水是最重要的先决条件的碳基生命我们知道我们自己的例子。两个热点的这个搜索太阳系内我们的邻居火星和木卫二的冰冷。火星继续显示越来越多的形态和矿物学证据表面丰富的水超过35亿年前^2,3——当被认为已经开始在地球上生活。地球变得寒冷和干旱时,气体的甲烷^4,5,6,7显示,今天仍然活跃在某些方面。甲烷的生物性尚未排除和火星上可能有利基市场离开支持微生物生活在今天。欧罗巴,另一方面,被认为携带地下海洋覆盖了许多公里的固体冰可以维持生命。

铁是第四个最丰富的元素在地壳中,和铁氧化物给火星其臭名昭著的锈红颜色的材料(图1)。负责彩色条纹纵横交错的木卫二的冰层表面(图2)是未知的,但也可能包含含矿物质。

铁硫化物四方硫铁矿、菲斯和黄铁矿,菲斯₂,可能已经存在在地球早期的历史⁸和生命起源中可能扮演了一个角色作为能源和通过提供矿物表面作为模板表面的新陈代谢。^9,10地球早期的海洋没有自由氧是铁质的,即丰富的亚铁溶解(还原铁、铁^{2 +})。大量的不溶性铁(铁氧化、铁^{3 +})铁矿物质沉积在带状铁形成(bif)被认为文档自由氧的释放在海洋蓝细菌产氧光合作用的演变。然而,争论是否在bif铁矿产发现的类型和亚铁比三价铁作为氧化还原电对反映环境条件的形成或是否成岩过程之后的结果。¹¹bif消失从岩石记录大氧化事件。这些天,而铁是几乎所有的重要生物功能中心的许多蛋白质和酶,其在海水中含量很低,它变成了一个主要增长的限制营养,因此限制了大气的吸收有限公司₂浮游植物。没有证据表明光合作用发生在火星上,因此,只要有液态水,亚铁溶解可能仍然十分充裕。同样,木卫二冰层下的海洋不会适合光合作用和可能表现出铁质成分类似于早期的地球上的海洋。

穆斯堡尔谱学半岛综合体育官方APP下载德甲^12,13是一个强大的工具来研究含铁固体物质。它使用伽马射线探测器的电磁场之间的超精细相互作用⁵⁷铁原子核和电子壳层的电磁场和晶格上的最近邻居。它决定了氧化态的铁,识别含矿物阶段,并量化铁氧化态之间的分布和矿阶段。这种能力并不取决于晶格远程命令,这是特别有用,因为许多活性铁物种的环境系统发生在nanoparticulate或无定形形式。穆斯堡尔谱学因此已被半岛综合体育官方APP下载德甲证明是一个有价值的工具在太空生物学,¹⁴和它的一些应用在这个领域展示如下。

穆斯堡尔谱学和铁在地半岛综合体育官方APP下载德甲球上生物地球化学

大多数铁氧化还原反应的生物地球化学循环是由微生物,但与非生物反应。¹⁵许多微生物都能够使用铁^{2 +}作为电子供体(铁氧化剂)或铁^{3 +}作为一个终端电子受体(iron-reducers)而不是呼吸的氧气。今天,这些过程在很大程度上局限于缺氧环境如沉积物或地下水含水层积极有利的地方。然而,这些被认为是最早的一些形式的呼吸和可能会被广泛的在早期的地球自由氧的崛起。

穆斯堡尔谱学提供了新半岛综合体育官方APP下载德甲的深入了解铁矿物质催化在缺氧条件下电子转移过程。威廉姆斯和谢勒¹⁶利用同位素selectivity-the穆斯堡尔效应只是观察到⁵⁷铁和穆斯堡尔谱学是因此“盲”半岛综合体育官方APP下载德甲⁵⁶铁中铁的含量区分这些到矿物表面和铁的矿物中。添加溶解之后⁵⁷菲^{2 +}包含不同三价铁的悬浮液(oxyhydr)氧化物合成⁵⁶铁、穆斯鲍尔谱表明,铁,这些在矿物表面的解决方案就会变得氧化。扭转过程中,他们表明,铁在矿物是减少,因此电子转移到矿物。在进一步的实验表明,电子转移能够减少硝基芳香化合物的化合物,这一过程与溶解铁他们无法观察^{2 +}独自一人,即在没有三价铁的氧化物(oxyhydr)。从这些观察发生了一个概念模型¹⁷调用的半导体性质铁氧化物(oxyhydr)。大部分的电子转移到矿物不会导致铁减少,即在一个局部的铁原子在晶体,但共享的晶体在价带,因此自由前往其他水晶的脸,他们可以参与还原反应。

mixed-valent铁氧化磁铁矿、铁₃O₄,在本质上是普遍的,往往是与铁微生物的新陈代谢有关。伯恩和同事¹⁸用穆斯堡尔谱量化铁的分布之间的半岛综合体育官方APP下载德甲八面体和四面体网站的磁铁矿晶体结构,特别是铁氧化态。他们表明,微生物可以使用铁磁铁矿作为电子源和一个电子。此外,在iron-oxidising细菌的培养Rhodopseudomonas palustrisTIE-1,活跃在光下,铁细菌核废料旁边sulfurreducens,成为活跃的灯关掉时,他们发现,这些过程可以骑车。磁铁矿因此就像一个天然的电池。

这种电子转移过程并不局限于铁氧化物(oxyhydr)。含粘土矿物也可以作为可再生来源的氧化还原当量在缺氧的环境中,¹⁹虽然过程是难以理解的。纽曼和同事,¹⁹例如,用穆斯堡尔谱表明,大量的电子转移在粘土矿物结构铁会发生通过边半岛综合体育官方APP下载德甲缘和基底的飞机。

火星上的穆斯堡尔谱学半岛综合体育官方APP下载德甲

2003年NASA派出一对探测器与目标探索这颗红色星球两个网站在火星表面水可能曾经存在,并评估过去在这些网站及其环境条件是否适合生活。这些火星探测车有小型穆斯堡尔谱仪。^20.探测器于2010年停止运营,其双重机会仍积极探索火星表面(2015年3月)。他们的穆斯堡尔谱提供了丰富的天体生物学的相关信息。在这里,我们专注于矿产黄钾铁矾的识别机会的着陆点在子午平原和铁/碳酸镁在古谢夫陨石坑精神的着陆地点。

子午平原覆盖很大扩展,平伏的完美层硫酸盐沉积岩石,表面由薄钢板玄武岩沙。薄砂层的叶子基础岩石的表面暴露在某些领域,和地层层暴露在陨石坑散布在平原的城墙。涟漪保存在这些层提供证据表明,水不仅渗透这些岩石是偶然地池表面上。中含矿物质与机会在这些岩石的穆斯堡尔谱仪是铁硫酸氢氧化矿物黄钾铁矾的一般公式(K, Na, H₃O)(铁_{3- - - - - -x}艾尔_x)(所以₄)₂(哦)₆,在那里x< 1。²首先,oh在这种矿物提供明确的矿物水参与形成的证据。岩石包含平均2 wt %的水仅在黄钾铁矾。第二,然而,黄钾铁矾形式只有在酸性条件下。低pH值(和情景水限制也为这个网站记录)不像地球上的微生物可居住的威胁已经适应了这样的条件,但会挑战生命起源以前的化学反应可能在其中发挥了作用在地球上生命的起源。²¹从子午线平原高盐度/低水分活度推断岩石成分给生活带来另一个挑战。²²讨论回铁代谢,存在一个活跃的微生物铁循环在盐浓度接近氯化钠的溶解度限制一直在建议Kasin湖,俄罗斯。²³穆斯堡尔谱学提供了证半岛综合体育官方APP下载德甲据的形式亚铁绿锈识别的背景下铁oxyhyxdroxide四方纤铁矿,b-FeO(哦,Cl)。

在古谢夫陨石坑的哥伦比亚山、精神遇到岩石中含有碳酸~ 25%(图1)。碳酸盐也意味着存在液态水的形成虽然这次在circumneutral博士更重要,然而,穆斯堡尔参数的基础上实现(图3),这岩石主要包含low-Ca(毫克、铁)碳酸盐。³

成分与碳酸盐颗粒的平均成分在火星陨石ALH84001,尼利•福萨,群和碳酸盐从轨道上发现另一个位置在火星上6000多公里远离古谢夫陨石坑。这要求流程操作在全球范围内~ 4 Ga前的基础上ALH84001的时代。这一次是在古代的时期,火星的三个地质时代最早的和潮湿的。古代的通常特点是丰富的粘土矿物沉积。证据从最新卫星和美国宇航局的火星探测器“好奇号”表明,这些粘土矿物,含有镁和铁阳离子占据主导地位。在地球上,另一方面,碳酸盐发生一般high-Ca变体方解石和霰石,CaCO₃但不同的晶体结构、白云石(钙、镁)有限公司₃,它反映了低溶解度的铁含氧环境。

穆斯堡尔谱学欧罗巴上半岛综合体育官方APP下载德甲吗?

是知之甚少的组成推断地下海洋在木卫二的冰冷。铁应该丰富的岩石地幔可能溶解在海洋覆盖,因为自由氧是不可能的。含氧的厚冰层下光合作用是不可行的。从木星的引力潮汐力可能会让火山活动活跃,有趣的是假设的存在在欧罗巴的海底热液喷口。深海热液喷口地球上支持整个生态系统,也可能是地球上的生命起源的地方。²⁴两个铁氧化剂²⁵和铁还原剂²⁶是活跃在这样的通风口。

NASA和欧洲航天局目前发展概念研究bdapp官方下载安卓版木星的冰冷的卫星、特别是欧罗巴。着陆器调查矿物质和铁氧化态沿着裂缝在冰冷的表面沉积原位将提供一个丰富的信息在地下海洋,因此欧罗巴的评估潜在的适居性。这种探测器携带穆斯堡尔谱仪吗?

木卫二可能是边缘的地方可以探索原位这种技术。²⁷这在很大程度上是由的半衰期⁵⁷有限公司源。同位素的衰变提供所需的特征伽马辐射⁵⁷菲穆斯堡尔谱学。半岛综合体育官方APP下载德甲270天的半衰期的火星之旅的长度。美国航空航天局的伽利略号飞船花了近六年,然而,到达木星系统。然而,火星探测车穆斯堡尔光谱仪工作大约时间表,虽然光谱收购已经成为一个长期的过程,由于源的低活性。新技术的发展进一步可能延长寿命。取代了火星探测车穆斯堡尔光谱仪与硅硅PIN二极管探测器漂移探测器降低背景噪音谱由于增强的改进的能量分辨率。这能使你更快的获得统计学上有意义的穆斯堡尔谱,还有一个额外的好处,x射线荧光光谱分析元素成分可以获得相同的乐器。^28,29日

总结

redox-active元素铁和含矿物质被认为是扮演了一个至关重要的角色在地球上生命的起源和演化。即使在大氧化事件和消除几乎所有从世界海洋溶解铁,铁的生物地球化学循环继续施加控制影响全球碳循环等其他元素周期。火星和木卫二的两具尸体是最高的太阳系天体生物学的潜力。含矿物质在其整个历史时期主导在火星上,不仅给这颗红色星球的色彩特征。不合理认为铁也扮演一个重要角色在欧罗巴的地下海洋。

穆斯堡尔谱学是一个强半岛综合体育官方APP下载德甲大的工具来研究含铁固体。技术支持的决心铁氧化态,含矿物阶段,识别和量化的铁氧化态之间的分布和矿阶段。

应用穆斯堡尔谱学在当代的设置,进一步阐半岛综合体育官方APP下载德甲明生物地球化学循环铁背后的驱动力是必不可少的理解过程潜在早期地球上生命的起源和演化。从那里,其他身体的是否适合生活在太阳系如火星和木卫二可以评估。

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