Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 11 °C
Yağışlı

Okyanus kromu ile antik atmosferik oksijen kayması

07.04.2021
17
A+
A-
Okyanus kromu ile antik atmosferik oksijen kayması

Mücevherat, araba parçaları, pigmentler ve endüstriyel kimyasal reaksiyonlarda bulunan metal krom ve bileşikleri genellikle renkleri, cilaları ve korozyon önleyici ve katalitik özellikleri için kullanılır.

Şu anda, MIT’den ve Woods Hole Oşinografi Enstitüsü’nden (WHOI) yerbilimciler ve paleo oşinograflar bu listeye başka bir kullanım daha eklemek istiyorlar: eski Dünya okyanuslarındaki ve deniz tabanının paleorordunda korunan atmosferdeki kimyasal değişimleri incelemenin bir yolu olarak. Daha spesifik olarak, yaklaşık 2,4 milyar yıl önce başlayan yükselen atmosferik oksijen seviyelerini ve denizler üzerindeki etkilerini yeniden inşa etmek istiyorlar. Biyoloji ve çevre iç içe geçmiş olduğundan, bu bilgi Dünya’nın yaşamının ve ikliminin nasıl evrimleştiğini aydınlatmaya yardımcı olabilir.

Araştırmacılar, bu küresel geçiş etrafındaki kaya kaydını anlamak için kromu bir araç olarak yaygın bir şekilde uygulamış olsalar da, hala farklı kimyasal sinyallerin ne anlama geldiğini çözmeye çalışıyorlar. Bu özellikle oksijenin nerede ve ne zaman nüfuz etmeye başladığını ve okyanuslarda oluştuğunu ortaya çıkarabilecek okyanus çökeltilerini değerlendirmek için geçerlidir. Bununla birlikte, paleobilimciler, şimdiye kadar herhangi bir yorum için gerekli olan anahtar bileşen olan erken okyanusları bir yana bırakın, modern, oksijenli denizlerde eser miktarda kromun mekanik olarak nasıl etkileşime girip döndüğünü anlamamışlardı.

Yakın zamanda yayınlanan araştırma Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı ve MIT-Woods Hole Oşinografi Enstitüsü Ortak Programı yüksek lisans öğrencisi Tianyi Huang liderliğindeki eser metalin oksijen için paleoproksi vaadini araştırdı. Bunun için ekip, oksijene duyarlı krom izotoplarının nasıl dolaştığını ve tropikal Pasifik Okyanusu’nda oksijenden yoksun bir su parçası içinde kimyasal olarak nasıl oksitlendiğini veya azaltıldığını izledi. Bulguları, krom izlemeyi jeoloji araç kutusunda güvenilir bir araç olarak doğrulamaya yardımcı olur.

“İnsanlar, jeolojik kayıtlardaki krom izotoplarının atmosferdeki oksijen seviyelerini izlediğini görmüşler. Ancak, atmosferde olanları yorumlamak için çökeltilere gömülü bir şey kullandığınız için, arada bir eksik bağlantı var. ve bu okyanus, “diyor Huang. Dahası, “bu krom döngüleri jeolojik kayıtlarla ilgili yorumlarımızı nasıl değiştirebilir.”

MIT’nin Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü (EAPS) okyanus jeokimyası profesörü Ed Boyle, “Yeryüzündeki oksijenin evrimi yalnızca kaba bir şekilde bilinir, ancak karmaşık çok hücreli yaşamın gelişimi ve hayatta kalması için çok önemlidir” diyor. ); MIT-WHOI Ortak Program yöneticisi; Simone Moos Ph.D. ile birlikte ortak yazar çalışın. Elementar Corporation’ın 18’i. “Ek olarak, son birkaç on yılda okyanustaki okyanusal oksijen seviyelerinin azalmasıyla ilgili devam eden endişeler var ve okyanusun oksijen dinamiklerini daha iyi anlamak için araçlara ihtiyacımız var.”

Bir boşluğu doldurmak

Milyarlarca yıl önce, Dünya ve atmosferinin moleküler oksijenden (O2) yoksun olduğu zamanlarda, kimyasal reaksiyonlar ve biyolojik metabolizmalar, kimyasal olarak indirgenmiş, anaerobik bir ortamda meydana gelirdi. Milyonlarca yıl boyunca meydana gelen Büyük Oksidasyon Olayı sırasında, gezegen çapında oksijen seviyeleri yükseldi ve yaşam buna göre değişti. Dahası, çevre büyük ölçüde paslanma ve serbest radikaller gibi stres süreçleriyle boğuşan oksitlenmiş bir ortam haline geldi.

Bazı kanıtlar, krom içeren kimyasal reaksiyonların, izotopları, krom-52 ve krom-53 üzerindeki etkileri ve bunların oksidasyon durumları, özellikle üç değerlikli, indirgenmiş form Cr (III) ve altı değerlikli, oksitlenmiş Cr ( VI). İkincisinin oksijenli, yüzeysel deniz suyunda bulunması daha olasıdır ve sağlık ve çevre açısından tehlike olarak kabul edilir. Önceki çalışmalar, yukarı okyanusun daha hafif olandan daha ağır izotopa sahip olma eğiliminde olduğunu göstermiştir, bu da deniz mikroorganizmaları tarafından bazı tercihli alımlar olduğunu düşündürmektedir. Huang, nehirlerden okyanuslara krom girdikten sonra bilim adamlarının bu gözlemlerin arkasındaki mekanizmaları ve eğilimlerin tutarlı olup olmadığını gerçekten bilmediğini belirtiyor. Günümüzün oksijen eksikliği olan sularında, “krom potansiyel olarak azaltılabilir ve bunun izotop sinyalini ve izotop parmak izi bırakabilecek diğer krom süreçlerini bilmek istiyoruz” diyor.

Huang, bu fenomeni araştırmak için doğu tropikal Kuzey Pasifik Okyanusu’nun oksijen yetersizliği bölgesine (ODZ) iki araştırma yolculuğuna katıldı ve bir deniz kesiti boyunca 3.500 metreye kadar deniz suyu örneklerinin dikey profillerini topladı. Bu deniz suyu örneklerinden bazıları, üç değerlikli ve altı değerlikli krom konsantrasyonları açısından analiz edilmek üzere dondurulmuştur. Laboratuvara geri gönderildikten sonra bu numuneler çözdürüldü ve saflaştırıldı.

Ekip, Cr (III) örneklerinin izotop bileşimini analiz etti. Daha sonra, daha önce olduğu gibi aynı izotop analizini gerçekleştirmeden önce Cr (VI) numunelerini Cr (III) ‘e dönüştürmek için asitleştirdiler. Araştırmacılar ayrıca ODZ içindeki herhangi bir kimyasal dönüşüm veya göçü hesaba katabilmek için numunelerdeki toplam kromu ölçtüler. Boyle, Moos ve Huang, başka bir seyirden gelen verilerin eklenmesiyle, ODZ’nin belirli bir alanında herhangi bir zenginleşme olup olmadığını ve hangi oksidasyon durumunu görmek için derinlik aralığı üzerindeki her izotopun fraksiyonunu ortalama bir bölümlemeye kıyasla incelediler. Bu, örneklerin oksijen seviyelerine göre grafiğini çizdiler ve sonuçları, kromun nasıl döndüğünü açıklamaya yardımcı olmak için bilinen okyanus özellikleri bağlamına koydular.

Krom döngüsü için bir temel gerçek

Oşinograflar bir model buldu. Yüzeyde, oksijenli okyanusta, altı değerlikli krom, muhtemelen mikrobiyal yaşam tarafından tüketildi ve ODZ’ye daha derine taşındı. 200 metrelik işaretin etrafında, metal deniz suyunda birikmeye başladı ve daha hafif izotop olan krom-52 tercihen azaltıldı. Bu derinlik, nitrit üreten anaerobik, nitratı bozan mikroplarla çakışıyor. Huang, bunun nitrojen ve krom döngüsünün dolaşık olduğunun bir işareti olabileceğini, ancak bunun, okyanus tortu kayıtlarını etkileyebilecek demir ile indirgeme gibi diğer biyotik veya abiyotik mekanizmaları dışlamadığını söylüyor.

Yine de Chromium burada sonsuza kadar kalmaz. Veriler, büyük bir kısmının 90 ila 800 metre arasında uzanan oksijensiz bölgede yaklaşık 20-50 yıl boyunca kaldığını gösterirken, küçük bir kısmı batan parçacıklara bağlı, daha fazla çözünmüş oksijenin bulunduğu derin okyanusa battı. ve daha sonra tekrar altı değerlikli kroma oksitlendi. Burada tortularla birleşmeye ve etkileşime girmeye başlayabilir.

“Bence kromu belirleyebilmemiz heyecan verici [oxidation] Huang şöyle diyor: “Bunu daha önce kimse bu şekilde yapmamıştı.”

Huang, yaptıkları çalışmanın farklı redoks ortamlarının bir göstergesi olarak kromun doğrulanmasına yardımcı olduğunu söylüyor. “Bu sinyali görüyoruz ve yok olmuyor.” Dahası, mevsimler boyunca tutarlı görünüyor. Ancak ekip henüz ikna olmadı. Bunu, benzer bir krom imzasının ortaya çıkıp çıkmadığını görmek için dünyadaki diğer oksijen eksikliği olan bölgelerde test etmeyi ve aynı zamanda üç değerlikli krom ve okyanus çökeltilerinin yüzeyini taşıyan batan parçacıkların bileşimini araştırmayı planlıyorlar. okyanusun katılımının daha eksiksiz bir resmi.

Şimdilik, sonuç çıkarılmamasını tavsiye ediyorlar, ancak potansiyeli konusunda ihtiyatlı bir şekilde iyimserler. Huang, “İnsanların bu vekili daha dikkatli yorumlamaları gerektiğini düşünüyorum” diyor. “Ölçümü belirleyen yalnızca atmosferik oksijen olmayabilir, ancak başka [biotic or abiotic] okyanustaki paleorordlarını değiştirebilecek süreçler. “Bu nedenle, paleororddaki krom sinyallerini henüz çok fazla okumamayı öneriyorlar.


Daha fazla bilgi:
Tianyi Huang vd. Doğu tropikal Kuzey Pasifik oksijen yetersizliği bölgesindeki üç değerlikli krom izotopları, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı (2021). DOI: 10.1073 / pnas.1918605118

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.