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海洋的量筒模型

绿色显示蓝细菌,棕色显示氧化铁

伊丽莎白·斯旺纳(Elizabeth Swanner)评估史前海洋中铁的还原的一项新实验可能会重新解释形成富铁沉积岩的条件

斯旺纳是地质和大气科学的助理教授,是国际合作研究团队的成员,其中包括德国图宾根大学和中国北京中国科学院的研究人员

该团队模仿了史前海洋,类似于25亿年前的太古代时代,在一个刻度圆筒内

“我们真的只想在垂直方向上模拟它,所以我们使用了一个刻度量筒并对其进行了修改,”斯旺纳说

在之前的一项实验中,研究人员修改了圆柱体,以模拟一个太阳海洋,它含有大量的铁,没有氧气,除了蓝藻制成的东西

沿着汽缸侧的端口允许在各个级别进行采样

(a)柱的示意横截面和尺寸

较小的较暗灰色方块是光极,标有列中的深度

深灰色采样口显示固定针的排列,用于在柱中心的不同深度处取水样

白色端口显示介质被泵入(底部),泵出(顶部)以及用于冲洗顶部空间的其他端口

(b)覆盖深部铁质盆地的前寒武纪大陆边缘的示意横截面,通过柱实验在一维(垂直)模拟

插图显示,此处描述的有氧Fe(III)还原可以在水柱中和/或在底栖环境中进行,通过柱中的玻璃珠模拟

Elizabeth D. Swanner等,科学报告,第8卷,文章编号:4238(2018)doi:10.1038 / s41598-018-22694-y“我们正在研究蓝细菌,因为这些是我们认为所有的有机体

最初是大气中的氧气,“她说

科学报告发表的这项研究表明,尽管蓝细菌氧化,但大部分铁仍然没有被氧化,而是再次被还原成溶解形式

这种意想不到的结果可以通过一种降低铁的蓝细菌酶来解释

在含有至少1000倍铁的现代海洋中,蓝细菌减少少量铁,但实验表明铁减少量大于研究人员的预期

另一种可能的解释是,当铁被光击中时,铁会因光化学反应而减少

这一发现的意义可能会改变认为富含铁的沉积岩是由古海洋形成的条件

“传统上,如果你看到富含海洋沉积物的铁,你会认为它是在缺氧条件下沉积的,”斯旺纳说

“但是我们仍然可以通过一种方法来沉积大量的铁,但是它会在完全充氧条件下沉积

”实验室的初步结果提示Swanner有新问题,包括她是否会在中西部湖泊找到这一过程的证据她的研究小组正在研究

这些湖泊底部有铁,水柱顶部有氧气,还含有蓝藻

出版物:Elizabeth D. Swanner等人,“Oxic Fe(III)还原可能在前寒武纪海水的光区产生Fe(II),”科学报告,第8卷,货号:4238(2018)doi:10.1038 / s41598-018-22694-y资料来源:爱荷华州立大学伊丽莎白斯旺纳分校