Общие молекулы звонили, лиганды могут оказать влияние на результаты популярного химического трассирующего снаряда, названного хромом (Cr) система изотопа, которая используется, чтобы проверить слои осадочной породы на подсказки об атмосферных кислородных уровнях в течение эпохи, когда скала сформировалась. Исследователи в Технологическом институте штата Джорджия продемонстрировали в лаборатории, что много лигандов, возможно, создали сигнал, очень похожий на тот из молекулярного кислорода.
«Есть некоторые географические положения и древние ситуации, где измеримые сигналы, возможно, были произведены, который не имел никакого отношения, сколько кислорода было вокруг», сказали Крис Райнхард, один из ведущих авторов исследования. Хотя новое исследование может повлиять, как некоторые недавние результаты оценены, который не означает, что инструмент не полезен в целом.Горный инструмент отчета«Мы не пытаемся коренным образом изменить способ, которым рассматривается инструмент», сказал Юэнжи Тан, кто co-led исследование. «Это о понимании его возможных ограничений, чтобы сделать проницательное использование из него в особенности случаями».
Тан и Райнхард, оба доцента биогеохимии в Школе наук о земле и атмосфере Технологического института Джорджии, издали результаты их команды в исследовании 17 ноября 2017 в журнале Nature Communications. Их работа финансировалась Институтом Астробиологии НАСА, программой Экзобиологии НАСА и Институтом Agouron.
«На глобальном уровне система изотопа хрома – все еще большой индикатор атмосферных кислородных уровней через возрасты», сказал Тан. «Проблема, которую мы выставили в лаборатории, более местная с изолированными образцами, особенно в течение эр, когда не было большого количества атмосферного кислорода».Прыгающие лигандыБез доминирующего кислородного присутствия лиганды, вероятно, сделали большую реактивную замену как исследователи продемонстрированной в реакциях с хромом.
Как кислород, лиганды сильно привлекают электронные пары, который является тем, что характеризует их как химическую группу.И как реакции с кислородом, реакции с лигандами позволяют металлам как хром переместиться более легко в мире.
В этом случае исследователи интересовались органическими лигандами, лиганды, которые содержат углерод.Они были более склонны соответствовать эффекту подвижности кислорода на хром, который заставил его закончиться как сигналы в осадочной породе, что ученые, сегодня, ищут как признак древнего атмосферного кислорода.Вот примерно, как система изотопа хрома работает, сопровождаемая тем, как органические лиганды могли сделать для ложных положительных сторон.«Американские горки» хрома
Земля – огромная химическая лаборатория, выполняющая реакции в условиях, варьирующихся от арктического холода до вулканического тепла, и от сокрушительных океанских глубин до верхних атмосфер без давления. Ветры и волны несутся вокруг материалов как бурные ленточные конвейеры, внося некоторых в отложениях, которые позже окаменели.
Билет хрома для поездки на американских горках в осадочную породу обычно был окислителем, который сделал его более разрешимым и лучше способным плавать, и атмосферный кислород был идеальным окислителем. Химическая реакция, которая может быть найдена в исследовании и включенной марганцевой окиси, передающей oxygens к хрому, была бы немного похожа на добавляющие понтоны к соединениям хрома.В течение миллиардов лет атмосфера Земли была почти лишена O2, но после того, как кислород начал увеличиваться, особенно за прошлые 800 миллионов лет, это стало властным окислителем.
И особенности залежей хрома в древних слоях скалы стали большим индикатором того, сколько O2 было в атмосфере.Сегодня, исследователи проверяют глубокие образцы пласта породы на отношение между двумя изотопами хрома, 52Cr, безусловно наиболее распространенный изотоп Cr, и 53Cr, чтобы получить прочитанный на кислородном присутствии через геологические эры.«Вы порошок скала; Вы расторгаете его с кислотой, и затем Вы измеряете отношение 53Cr к 52Cr в материале при помощи масс-спектрометрии», сказал Райнхард. «Это – отношение, которое имеет значение, и этим будет управлять диапазон сложных процессов, но вообще говоря, поднимать 53Cr в океанской скале осадка, имеет тенденцию указывать на кислород в атмосфере».
Между прочим, эти изотопы Cr стабильны и не подвергаются радиоактивному распаду, таким образом система не работает способ, которым делает датирование радиоуглерода, который полагается на распад углерода 14.Химический самозванецВ лаборатории, с маленьким ассортиментом органических лигандов, группа Тана показала, что реакции хрома с лигандами, ведомыми к 53Cr/52Cr, сигнализируют, что тесно подражал тем, которые происходят от реакций кислородного хрома.
«У лигандов есть способность мобилизовать хром также», сказал Тан. «На самом деле лиганды могли бы быть значимым фактором в управлении сигналами изотопа хрома в определенных горных отчетах».Органические лиганды были, вероятно, вокруг задолго до того, как атмосфера Земли заполнилась O2.
И сегодня, спустя сотни миллионов лет после того, как реакции произошли, в основном невозможно узнать, работали ли кислород или лиганды.Небольшие несоответствияЕсли не составляемый, реакции лиганда могут исказить маленькие детали в горных отчетах об атмосферном кислороде, и они уже могут иметь.Как палеонтологи, которые каталогизируют древнюю костяную муку и другие окаменелости, геологи держат крупные, оцифрованные архивы скалы, которую они изучают, чтобы узнать больше о древней геологической истории Земли.
Ученые начали проверять физические образцы их с системой изотопа Cr приблизительно в 2009 и добавлять результаты к отчетам.«С тех пор некоторые несоответствия поднялись», сказал Райнхард. «Древние слои почвы приводили доказательство кислорода, когда это, вероятно, не должно было быть там. Другие образцы с того же самого периода не показывали тот сигнал».Но некоторые исследователи, столкнувшиеся со странными сигналами Cr, думали, что, возможно, наткнулись на радикальную находку, и они развивали объяснения того, как O2, возможно, был удивительно обилен на одиноком пятне, где конкретный пласт породы сформировался, в то время как молекулярный кислород был скуден на остальной части земного шара.
Другие озадачили это, атмосферные уровни O2, возможно, повысились намного ранее, чем в подавляющем большинстве широкие доказательства указали.«Многое из этого могло рисоваться мелом до других химических процессов а не к взаимодействиям с кислородом», сказал Райнхард.
Исследование может служить назидательной историей о том, как рассмотреть данные об изотопе Cr, особенно когда они прыгают от страницы.