محاكاة المداخن الحرارية المائية للأرض في وقت مبكر في بيئة الانحدار الحراري
Summary
والهدف من هذا البروتوكول هو تشكيل مداخن حرارية مائية محاكاة عن طريق تجارب حقن الحديقة الكيميائية وإدخال تدرج حراري عبر الغشاء الراسب غير العضوي، وذلك باستخدام مكثف قابل للطباعة ثلاثي الأبعاد يمكن استنساخه لأغراض تعليمية.
Abstract
10 – والفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار هي رواسب ذاتية التنظيم تتولد عن اختلال التوازن الكيميائي الجيولوجي، وقد اقترحت بوصفها بيئة ممكنة لظهور الحياة. وقد تمت محاكاة نمو المداخن الحرارية المائية في بيئة تدرج حراري داخل نظام تنفيس الأرض المبكر بنجاح باستخدام زنافات حرارية مائية مختلفة، مثل كبريتيد الصوديوم، التي حقنت في سيمولانت محيطي أرضي مبكر يحتوي على الحديد الحديدي الذائب. وعلاوة على ذلك، تم تطوير جهاز لتبريد المحيطات بشكل كاف إلى ما يقرب من 0 درجة مئوية في وعاء مكثف مغمور في حمام الماء البارد أثناء حقن محلول كبريتيد في درجات حرارة ساخنة إلى درجة حرارة الغرفة، مما يخلق بشكل فعال هيكل مدخنة اصطناعية في بيئة تدرج درجة الحرارة على مدى بضع ساعات. مثل هذه التجارب مع كيمياء مختلفة وتدرجات درجة الحرارة المتغيرة أسفرت عن مجموعة متنوعة من المورفولوجيا في هيكل المدخنة. وأدى استخدام زنافضات المحيطات والسوائل الحرارية المائية في درجة حرارة الغرفة إلى مداخن عمودية، في حين أن الجمع بين السائل الحراري المائي الساخن وزمن المحيطات البارد يحول دون تكوين هياكل مدخنة قوية. يعمل المكثف المطبوع ثلاثي الأبعاد القابل للتخصيص الذي تم إنشاؤه لهذه الدراسة كوعاء رد فعل سترة يمكن تعديله واستخدامه بسهولة من قبل باحثين مختلفين. وسيسمح بالتحكم الدقيق في معدل الحقن والتركيب الكيميائي للنفتاحات ومزيلات المحيطات، مما سيساعد على محاكاة التفاعلات البريبايوتية بدقة في أنظمة المدخنة ذات التدرجات الحرارية المماثلة لتلك الموجودة في النظم الطبيعية.
Introduction
المداخن الحرارية المائية هي ذاتية التنظيم رواسب الحديقة الكيميائية المتولدة من اختلال التوازن الجيوكيميائية داخل بيئات تنفيس أعماق البحار كما ساخنة، السائل المعدلة هيدروثيرميا يتسرب إلى محيط أكثر برودة. في سيناريو الأرض في وقت مبكر، وقد اقترح أن المداخن التي تشكلت في فتحات القلوية القديمة، وأن تحويل درجة الحموضة المحيطة / الأكسدة / التدرجات الكيميائية يمكن أن يكون الدافع وراء ردود الفعل نحو ظهور التمثيل الغذائي1،2،3،4،5،6. كما تم فترض الفتحات الحرارية المائية أن تكون موجودة على كواكب أخرى بما في ذلك عوالم المحيطات، أوروبا وانسيلادوس7،8،9،10. وقد أجريت تجارب مختلفة لمحاكاة جوانب الكيمياء المدخنة الحرارية المائية prebiotic المقترحة بما في ذلك هطول الأمطار من معادن كبريتيد الحديد الحفاز التي يمكن أن تقلل من CO211،12، التوليف العضوي التدرج يحركها13،14،15، ودمج المواد العضوية في هياكل المدخنة16. ومن الضروري عند إنشاء أجهزة تجريبية لمحاكاة الفتحات الحرارية المائية، سواء على الأرض أو في عوالم أخرى، النظر في التدرجات الجيوكيميائية والطبيعة المفتوحة البعيدة عن التوازن للنظام لإنتاج محاكاة واقعية.
بالإضافة إلى درجة الحموضة والأكسدة والتدرجات الكيميائية، تفرض الفتحات الحرارية المائية أيضا تدرجا حراريا عبر غشاء المدخنة / الجدار بسبب تغذية سائل الفتحات الساخن في بيئة قاع البحر الباردة. ويمكن أن تتفاوت درجات حرارة المحيطات الباردة في قاع البحر كدالة للعمق، والاختراق الشمسي، والملوحة؛ متوسط أعماق المحيطات قاع البحر في مواقع تنفيس (معظمها في منتصف المحيطات التلال) هي في حدود 0-4 درجة مئوية17. اعتمادا على نوع تنفيس، يمكن أن التدرج الحراري بين المحيطات والسوائل تنفيس تختلف بشكل كبير من التدرجات أخف من الفتحات القلوية، مثل فقدت مدينة18،19 أو حقل Strytan الحرارية المائية حيث السائل تنفيس هو 40-90 درجة مئوية20،21، إلى المدخنين السود قاع البحر العميق حيث تنفيس السوائل يمكن أن تصل إلى عدة مئات من الدرجات مئوية22، 23،24،25. من منظور أصل الحياة ، فإن محاكاة التدرجات الحرارية في الأنظمة الحرارية المائية مهمة لأنها يمكن أن تؤثر على المعادن والتفاعل الكيميائي للمدخنة يترسب3و13 و / أو يمكن أن يؤثر على قابلية السكن حيث تستضيف المداخن الحرارية المائية الميكروبات التي تأخذ الإلكترونات مباشرة من الأسطح المعدنية26. في الانحدار عبر جدار المدخنة ، ستكون هناك مجموعة من ظروف درجة الحرارة على مسافة قصيرة ، وسيمثل جدار المدخنة مزيجا من المعادن وردود الفعل المميزة لجميع هذه الأنظمة الحرارية.
وتم محاكاة المداخن الحرارية المائية المزروعة في المختبر في التدرجات الحرارية لاستكشاف آثار المحيط البارد والسوائل الحرارية المائية الساخنة على هذه البيئة البريبايوتية المحتملة. عموما، لأن تزايد محاكاة المداخن الحرارية المائية عن طريق طريقة الحقن مع الخارجي الداخلية والباردة ساخنة يمثل تحديات عملية، والتجارب المدخنة الأكثر سهولة هي تلك التي تتم في الضغط المحيط (وبالتالي لا تتطلب مفاعلات مكلفة ومعقدة). ولم تتمكن المحاولات السابقة في المداخن المزروعة في المختبر في تدرج حراري من إنتاج سائل حراري مائي ساخن/دافئ ومحيط بارد. في محاولة للحفاظ على المدخنة بأكملها في درجة حرارة عالية لفترات طويلة لتشكيل المعادن التفاعلية التي يمكن أن تدفع التفاعلات العضوية، قامت بعض الدراسات بتسخين التجربة بأكملها (المحيطات والسوائل الحرارية المائية) إلى ~ 70 درجة مئوية باستخدام إما سترة التدفئة أو حمام ساخن13،14. نوع آخر من المدخنة عجلت تشكيل التجربة، في جهاز “خلايا الوقود”، شكلت جدار المدخنة simulant على قالب غشاء مسطح. وقد تم تسخين هذه التجارب أيضا بكميات كبيرة عن طريق غمر جهاز التدرج خلايا الوقود في حمام الماء الساخن27،28. وقد شكلت الدراسات السابقة محاكاة المداخن الحرارية المائية من السوائل الحرارية المائية الساخنة (تسخينها إلى ~ 70 درجة مئوية باستخدام أساليب مختلفة) حقنها في محيط درجة حرارة الغرفة3,12; ومع ذلك، لم تتم محاولة المحيط البارد.
هذا العمل يعزز أساليب لمحاكاة مختبر نمو المدخنة prebiotic4 لخلق الانحدار الحراري واقعية من المحيط البارد (0-5 درجة مئوية) إلى السائل الحراري المائي ساخنة التي لتجميع مواد المدخنة واختبار خصائص ذات أهمية. حتى الآن، لم تكن هناك تجارب مدخنة prebiotic أجريت بنجاح مع الانحدار درجة حرارة واقعية للفتحات القلوية: مع حل تنفيس الداخلية التي عقدت في ~ 70 درجة مئوية والحل المحيط الخارجي مبردة إلى ~ 5 درجة مئوية. وعلاوة على ذلك، في عدد قليل من التجارب المدخنة ساخنة التي أجريت، والإعداد التجريبي معقدة ويمكن أن تكون مكلفة. تجارب الحديقة الكيميائية لديها إمكانات كبيرة للسفر عن رؤى حول العمليات التي قد تكون وقعت في الفتحات الحرارية المائية على الأرض في وقت مبكر. وبالتالي ، فإن القدرة على إعداد اختلافات متعددة بسرعة لتجربة المدخنة مفيدة ، وكذلك القدرة على الحصول على جهاز بسيط غير مكلف وغير هش ، وتعديله بسهولة ، ومثالي للطلاب للعمل معه. هنا هو جهاز جديد (الشكل 1) مصممة لتسهيل نمو مدخنة الحرارية المائية محاكاة مع الحفاظ على ورصد الانحدار الحراري واقعية بين المحيط البارد وسخونة السائل الحراري المائي simulant. يشبه هذا الجهاز التجريبي في تصميمه مفاعل الجاكيت ، ولكنه مكثف مطبوع ثلاثي الأبعاد (ثلاثي الأبعاد) يمكن أن ينتج بسهولة من قبل أي مجموعة بحثية مهتمة بإجراء تجارب مماثلة (انظر الملف التكميلي القابل للطباعة). باستخدام هذا المكثف المطبوع ثلاثي الأبعاد ، أجريت تجارب مدخنة متدرجة حرارية لاختبار فائدة هذا الجهاز للحفاظ على تدرجات درجة الحرارة القوية واختبار آثار تدرجات درجة الحرارة على هيكل المدخنة ومورفولوجيا.
Protocol
Representative Results
Discussion
تأثير التدرجات الحرارية على نمو المدخنة المحاكاة:أثمر هذا الجهاز التجريبي عن عدة اختلافات في مورفولوجيا المدخنة التي كانت بسبب العديد من المعلمات التجريبية. شكلت مداخن كبريتيد الحديد وهيدروكسيد الحديد هياكل مستقيمة طويلة في درجة حرارة الغرفة ، ولكنها شكلت رواسب أكثر هشاشة أو رواسب وترية أو تلال مسطحة في تجارب التدرج الحراري. وكان هذا متسقا مع النتائج التي توصل إليها هيرشي وآخرون حيث تشكلت رواسب المدخنة غير المنتصبة من سائل حراري مائي ساخن إلى 70-80 درجة مئوية وحقن في محيط33درجة حرارة الغرفة. هناك تفسيرات مختلفة ممكنة لهذا: نقل الحرارة الحمل الحراري يمكن أن يسبب المزيد من القوى المزدهرة الطبيعية (جنبا إلى جنب مع الضخ القسري للحقن) لجعل تدفق عجل بسرعة نحو الجزء العلوي من سفينة المحيط لأنها تتشكل. بدلا من ذلك، تسخين السائل حقنة يجعل الزهماة الحرارية المائية أقل كثافة، وبالتالي أكثر عرضة للارتفاع عموديا من لتحقيق الاستقرار على رأس نقطة الحقن. ومن الممكن تخفيف هذا التأثير عن طريق تغيير معدل حقن المحاقن إلى معدلات أبطأ للسماح بنمو هيكل أكثر استقرارا. الأبيض وآخرون فحص نمو مدخنة كبريتيد الحديد مع حقن الزناد الحراري المائي بمعدلات بطيئة للغاية (0.08 مل / ساعة) ، وعلى الرغم من أن المدخنة استغرقت أياما للتحام ، إلا أنها كانت مستقرة هيكليا13. كما Herschy وآخرون تستخدم مضخات التثابر بمعدلات الحقن من 10-120 مل / ساعة، وهو عدة أوامر من حجم أسرع من المعدلات المستخدمة في تجاربنا التدرج الحراري، فإنه ليس من المستغرب أنها أنتجت أيضا سلسلة تشبه هياكل المدخنة33.
كما أن التركيزات الأعلى من المواد المتفاعلة المترسبة في المحيطات وحلول التهوية يمكن أن تسفر عن مداخن أكثر قوة في التدرجات الحرارية. ويمكن أن تؤدي التركيزات الكيميائية الأعلى من الأيونات المترسبة (الكبريتيد أو الهيدروكسيد) في السائل الحراري المائي أو سيمولانت المحيطات إلى ارتفاع الكتلة الكلية المعجلة، مما يخلق هيكلا أقوى. وبما أن هيرشي وآخرون ووايت وآخرين استخدموا تركيزات أقل من الكبريتيد في السائل الحراري المائي (10 أمتار)، كانت هياكلها أصغر من تلك التي أنتجت في هذا العمل باستخدام تركيزات كبريتيد أعلى (20-50 مليون متر). بالإضافة إلى ذلك، شملت بعض الدراسات لنمو مدخنة كبريتيد الحديد أيضا السيليكا في السائل الحراري المائي جنبا إلى جنب مع كبريتيد الصوديوم، والتي يمكن أن تساعد في إنتاج مداخن أكثرقوة 3،13،33. كما تم استخدام هياكل الحديقة الكيميائية السيليكا لمحاكاة جوانب نمو المدخنة الحرارية المائية34، وهذه تميل إلى إنتاج هياكل قوية جدا التي يمكن إزالتها من أنبوب / قارورة للتحليل المادي. ومع ذلك، فإن آثار تدرجات درجة الحرارة على هياكل حقن السيليكا غير معروفة وستكون مجالا لمزيد من الدراسة.
اعتبارات تجارب محاكاة المدخنة المستقبلية:عمل المكثف المطبوع ثلاثي الأبعاد الذي تم إنشاؤه في هذه الدراسة لتبريد سفينة المحيطات مثل وعاء رد فعل سترة ، ولكن مع بعض التحسينات العملية: 1) سمح الجزء العلوي المفتوح بأخذ عينات من المدخنة والحفاظ على مساحة رأس المحيط الأنوكسي ؛ 2) الجزء المطبوع ثلاثي الأبعاد منح سهولة الإعادة إنتاجها؛ 3) كما يمكن تحرير التصاميم رقميا، يمكن تعديل الجهاز بسرعة وإعادة طباعتها إذا رغبت في ذلك؛ و4) استخدام مواد غير مكلفة جعل كل مكثف أكثر فعالية من حيث التكلفة من السفن الفعلية رد فعل الزجاج سترة. هذه المكثفات المطبوعة ثلاثية الأبعاد هي جهاز تجريبي مرن وسهل المشاركة يمكن أن يكون طريقة مفيدة لتوحيد منصات تجارب المدخنة الحرارية المائية المحاكاة عبر مجموعات بحثية مختلفة ، مما يسمح بمقارنة أفضل للعينات والبيانات. يمكن إرسال ملفات المكثف إلى الزملاء للطباعة من تلقاء أنفسهم لأغراضهم التعليمية أو العلمية (انظر ملف الطباعة ثلاثية الأبعاد التكميلي للمكثف المستخدم في هذا العمل). ويمكن أيضا أن تستخدم هذا الإعداد غير مكلفة كتجربة مختبر الجامعية للحدائق الكيميائية أو chemobrionics29،35.
في الختام، يصف هذا العمل جهازا تجريبيا جديدا يستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد لتسهيل نمو المداخن الحرارية المائية المحاكاة في بيئات تدرج درجة الحرارة. المكثف المطبوع ثلاثي الأبعاد قادر على تبريد المحيط إلى درجات حرارة شبه متجمدة، على غرار مياه البحر بالقرب من الأنظمة الحرارية المائية في قاع البحر. وفي الوقت نفسه، تم استخدام حقنة ساخنة لمحاكاة السائل الحراري المائي عالي الحرارة الذي يحقن في هذا المحيط البارد. تأثرت مورفولوجيا وهياكل كبريتيد الحديد ومداخن هيدروكسيد الحديد بالتدرج الحراري: عندما كان كل من المحيط وزماع السوائل الحرارية المائية في درجة حرارة الغرفة ، شكلت المداخن هياكل موجهة عموديا ، ولكن عندما تم تسخين السائل الحراري المائي وتبريد المحيط ، تم تثبيط تكوين هياكل مدخنة قوية. ومن أجل محاكاة التفاعلات البريبايوتية بدقة في نظم المدخنة هذه ذات التدرجات الحرارية المماثلة لتفاعلات النظم الطبيعية، سيكون من الضروري التحكم بعناية في بارامترات مثل معدل الحقن والتركيب الكيميائي لكل من المخارج والمحيطات. المكثف المطبوع ثلاثي الأبعاد المخصص وغير المكلف الذي تم إنشاؤه لهذه الدراسة يشبه في وظيفته وعاء رد الفعل الم وسترة ويمكن تعديله بسهولة وتوزيعه إلكترونيا على مجموعات بحثية وتعليمية مختلفة لاستخدامه في العديد من أنواع التجارب الكيميائية.
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وقد أجري هذا البحث في مختبر الدفع النفاث، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، بموجب عقد مع وكالة ناسا، بدعم من معهد البيولوجيا الفلكية التابع لوكالة ناسا للعوالم الجليدية. وقد تم دعم الدكتور غابرييل لوبلان جزئيا من خلال منحة بدء البحث (2017-34) من خلال اتفاقية تعاون EPSCoR التابعة لوكالة ناسا في أوكلاهوما (NNX15AK42A). نود أن نشكر هيذر وايتهيد للمساعدة في تصميم المكثف المطبوع ثلاثي الأبعاد الأولي ، وكاليند كاربنتر للمساعدة في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، وجون بول جونز للمناقشة المفيدة على سفن المكثف ، ولورا رودريغيز للمساعدة في تحليل بيانات درجة الحرارة ، وإريكا فلوريس بمساعدة المختبر. حقوق الطبع والنشر 2020 معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.
Materials
| 3/8-Inch Clear Vinyl Tubing | Watts | SVIG10 | Cut to desired length for experiment |
| 40-pin Male to Female Wire Jumper Multicolored Ribbon Cables | EDGELEC | ED-DP_L30_Mix_120pcs | These wires will require stripping of plastic ends and carefully removing one of the 2 plastic casings |
| Aluminum seals | Fisher | 0337523C | Thermo Scientific National Headspace 20 mm Crimp Seals |
| Ferric chloride hexahydrate | Fisher | I88-100 | Ferric Chloride Hexahydrate (Lumps/Certified ACS) |
| Ferrous chloride tetrahydrate | Fisher | I90500 | Ferrous Chloride Tetrahydrate (Crystalline/Certified) |
| Gear Hose Clamps | Glarks | 40Pcs | |
| Gray butyl stoppers | Fisher | 0337522AA | Thermo Scientific National 20 mm Septa for Headspace Vials |
| Pipette tips | VWR | 53511-682 | pipette tips 0.5-10 microliters |
| Serum bottles | Sigma-Aldrich | 33110-U | Vials, crimp top, serum bottle, size 100 mL, clear glass, outer diameter x height 51.7 mm x 94.5 mm. For these experiments, the bottom of the serum bottle should be cut off. |
| Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | S5881 | reagent grade, ≥98%, pellets (anhydrous) |
| Sodium sulfide nonahydrate | Fisher | S425212 | Sodium Sulfide Nonahydrate (Crystalline/Certified ACS). Store at -20 °C. Only open in a glove box or fume hood. Releases toxic H2S gas; all sulfide-containing solutions must be kept in a glove box or fume hood. |
| syringe heater | Syringepump.com | HEATER-KIT-5SP | Clamp gear hose clamps around heating blanket |
| Syringe needles (16 gauge) | Fisher | 14-826-18B | BD General Use and PrecisionGlide Hypodermic Needles, 16 G x 1.5 in. (38 mm) |
| Syringe Pump | Syringepump.com | NE-4000 | Dual or multiple channel, depending on desired number of simultaneous experiments |
| Syringes (10 mL) | Fisher | 14-823-16E | BD Syringe with Luer-Lok Tips (Without Needle) |
| Tubing | Cole Parmer | EW-06407-71 | Tygon Lab Tubing, Non-DEHP, 1/16" internal diameter X 1/8" outer diameter |
| Water Circulation Pump | Bayite | BYT-7A015 | May need two people to help prime pump |
References
- Sojo, V., Herschy, B., Whicher, A., Camprubi, E., Lane, N. The origin of life in alkaline hydrothermal vents. Astrobiology. 16 (2), 181-197 (2016).
- Barge, L. M., et al. From chemical gardens to fuel cells: Generation of electrical potential and current across self-assembling iron mineral membranes. Angewandte Chemie International Edition. 54 (28), 8184-8187 (2015).
- Mielke, R. E., et al. Iron-sulfide-bearing chimneys as potential catalytic energy traps at life’s emergence. Astrobiology. 11 (10), 933-950 (2011).
- Russell, M. J., et al. The drive to life on wet and icy worlds. Astrobiology. 14 (4), 308-343 (2014).
- Russell, M. J., Hall, A. J. The emergence of life from iron monosulphide bubbles at a submarine hydrothermal redox and pH front. Journal of the Geological Society, London. 154 (3), 377-402 (1997).
- Russell, M. J., Hall, A. J., Kesler, S. E., Ohmoto, H. The onset and early evolution of life. Evolution of Early Earth’s Atmosphere, Hydrosphere, and Biosphere-Constraints from Ore Deposits, Geological Society of America. 198, 1-32 (2006).
- Hsu, H. W., et al. Ongoing hydrothermal activities within Enceladus. Nature. 519, 207-210 (2015).
- Vance, S., et al. Hydrothermal systems in small ocean planets. Astrobiology. 7 (6), 987-1005 (2007).
- Cardoso, S. S. S., Cartwright, J. H. E., Sainz-Díaz, C. I. Carbonate-hydroxide chemical-garden tubes in the soda ocean of Enceladus: abiotic membranes and microtubular forms of calcium carbonate. Icarus. 319, 337-348 (2019).
- Russell, M. J., Murray, A. E., Hand, K. P. The possible emergence of life and differentiation of a shallow on irradiated icy worlds: the example of Europa. Astrobiology. 17, 1265-1273 (2017).
- Yamaguchi, A., et al. Electrochemical CO2 reduction by Ni-containing iron sulfides: How is CO2 electrochemically reduced at bisulfide-bearing deep-sea hydrothermal precipitates. Electrochimica Acta. 141, 311-318 (2014).
- Roldan, A., et al. Bio-inspired CO2 conversion by iron sulfide catalysts under sustainable conditions. Chemical Communications. 51 (35), 7501-7504 (2015).
- White, L. M., Bhartia, R., Stucky, G. D., Kanik, I., Russell, M. J. Mackinawite and greigite in ancient alkaline hydrothermal chimneys: identifying potential key catalysts for emergent life. Earth and Planetary Science Letters. 430, 105-114 (2015).
- Barge, L. M., Flores, E., Baum, M. M., VanderVelde, D. G., Russell, M. J. Redox and pH gradients drive amino acid synthesis in iron oxyhydroxide mineral systems. Proceedings of the National Academy of Sciences. 116 (11), 4828-4833 (2019).
- Macleod, G., McKeown, C., Hall, A. J., Russell, M. J. Hydrothermal and oceanic pH conditions of possible relevance to the origin of life. Origins of Life and Evolution of the Biosphere. 24 (1), 19-41 (1994).
- McGlynn, S. E., Kanik, I., Russell, M. J. Peptide and RNA contributions to iron–sulphur chemical gardens as life’s first inorganic compartments, catalysts, capacitors and condensers. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 370 (1969), 3007-3022 (2012).
- Cutler, K. B., et al. Rapid sea-level fall and deep-ocean temperature change since the last interglacial period. Earth and Planetary Science Letters. 206 (3-4), 253-271 (2003).
- Kelley, D. S., et al. An off-axis hydrothermal vent field near the Mid-Atlantic Ridge at 30 N. Nature. 412 (6843), 145-149 (2001).
- Kelley, D. S., et al. A serpentinite-hosted ecosystem: the Lost City hydrothermal field. Science. 307 (5714), 1428-1434 (2005).
- Price, R., et al. Alkaline vents and steep Na+ gradients from ridge-flank basalts-Implications for the origin and evolution of life. Geology. 45 (12), 1135-1138 (2017).
- Proskurowski, G., et al. Abiogenic hydrocarbon production at Lost City hydrothermal field. Science. 319 (5863), 604-607 (2008).
- Francheteau, J., et al. Massive deep-sea sulphide ore deposits discovered on the East Pacific Rise. Nature. 277 (5697), 523-528 (1979).
- Spiess, F. N., et al. East Pacific Rise: hot springs and geophysical experiments. Science. 207 (4438), 1421-1433 (1980).
- Hekinian, R., Fevrier, M., Bischoff, J. L., Picot, P., Shanks, W. C. Sulfide deposits from the East Pacific Rise near 21 N. Science. 207 (4438), 1433-1444 (1980).
- Haymon, R. M. Growth history of hydrothermal black smoker chimneys. Nature. 301 (5902), 695-698 (1983).
- Ishii, T., Kawaichi, S., Nakagawa, H., Hashimoto, K., Nakamura, R. From chemolithoautotrophs to electrolithoautotrophs: CO2 fixation by Fe (II)-oxidizing bacteria coupled with direct uptake of electrons from solid electron sources. Frontiers in Microbiology. 6, 994 (2015).
- Barge, L. M., et al. Pyrophosphate synthesis in iron mineral films and membranes simulating prebiotic submarine hydrothermal precipitates. Geochimica et Cosmochimica Acta. 128, 1-2 (2014).
- Barge, L. M., White, L. M. Experimentally testing hydrothermal vent origin of life on Enceladus and other icy/ocean worlds. Astrobiology. 17 (9), 820-833 (2017).
- Barge, L. M., et al. Chemical gardens as flow-through reactors simulating natural hydrothermal systems. Journal of Visualized Experiments. 105, e53015 (2015).
- Morse, J. W., Mackenzie, F. T. Hadean ocean carbonate geochemistry. Aquatic Geochemistry. 4 (3-4), 301-319 (1998).
- Russell, M. J., Arndt, N. T. Geodynamic and metabolic cycles in the Hadean. Biogeosciences. 2 (1), 97-111 (2005).
- Price, R. E., Giovannelli, D. A Review of the geochemistry and microbiology of marine shallow-water hydrothermal vents. Reference Module in Earth Systems and Environmental Science. , (2017).
- Herschy, B., et al. An origin-of-life reactor to simulate alkaline hydrothermal vents. Journal of Molecular Evolution. 79 (5-6), 213-227 (2014).
- Barge, L. M., et al. Characterization of iron-phosphate-silicate chemical garden structures. Langmuir. 28 (8), 3714-3721 (2012).
- Barge, L. M., et al. From chemical gardens to chemobrionics. Chemical Reviews. 115 (16), 8652-8703 (2015).
