研究人员评估Swist Exprophiles

今年夏初,RESPEC研究员Brian Bormes和来自Mines的Gokce Ustunisik博士对桑福德地下研究设施4100层的核心样本进行了初步观察。照片由Gokce Ustunisik提供

本文是由辛德福地下研究设施的艾琳洛林布罗德撰写的,并通过许可重新发布。找到原始文章在这里。

第一次了解桑福德地下研究设施(冲浪)时,它可以帮助将其视为庞大,倒置的公寓综合体。实验进入大型地下洞穴。和冲浪提供通常的设施:电力,运行水,电梯维护,氡气减缓,液氮交付,当然,从宇宙射线屏蔽。

但是在设施的370英里的隧道,轴和漂移中,有一组租户根本没有租金。在冲浪,数十亿微生物,众所周知,生物学家是“Explootipe”,因为他们能够在远离阳光下雕刻出阳光和氧气的有限地下。

今年夏天,南达科他州矿山的一个研究小组从SURF地表以下4100英尺处取回了一个核心样本——一个光滑的灰色圆柱体岩石。在显微镜下,它与SURF最顽强的居民一起扭动。

研究小组希望从这个样本中找到一种具有独特特征的微生物,这种微生物可以帮助将过量的温室气体储存在地下深处。

锁住二氧化碳

虽然Expealopheres慢慢地发展以承受其不利栖息地,但科学家们正处于尽可能让地球的氛围保持令人遗憾的使命。因此,全球努力正在储存二氧化碳(CO2)深层地下水库的排放。一种保持其锁定到位的有希望的方法称为“碳矿化”。

“二氧化碳气体从大气中捕获,然后以液态形式泵入地下岩层深处,”布雷特·灵沃尔(Bret Lingwall)说,他是一位岩土、生物岩土和地震工程研究员,领导着矿业研究小组。在地下深处,一种化学反应转变了一氧化碳2成稳定,固体碳酸盐矿物有效捕获千年。

但这个过程有一个严重的限制:速度。

测量该方法的化学反应的速度速度 - 不在数周或数月内 - 但多年来。目前,地球上最大的碳矿化项目可以隔离10,000吨CO2每年 - 当气候学家测量千植物(十亿吨)的碳排放时,每年都在桶里。

与此同时,地球有点匆忙。

为了使碳矿化产生效果,这个过程迫切需要一些额外的速度。

“我们正在努力做的是加快这一时间表,从几个给几个人林沃尔说。“我们如何建议这样做是通过微生物加速。”

科学家们已经确定了某些微生物,它们在地表产生酶,能极大地加速碳矿化。“然而,这些微生物无法忍受地下深处的温度、压力和酸性pH值,”Lingwall说。

在4到8公里深的地方,压力很大,温度上升到60-90摄氏度(140-194华氏度)。虽然这些条件是储存碳的理想条件,但它们并不适合大多数微生物。

但大多数微生物并不是在4100层的SURF上诞生的。

输入:Exprobophiles.

Rajesh Sani是矿山研究组的微生物学家,已经研究了各种冲浪十四级。在那个时候,他与“嗜热噬液”合作,一种鼻咽,可以从54到70摄氏度的温度(130-158华氏度)生存。

萨尼将检查在核心样本中发现的微生物的基因表达。萨尼说:“这个过程将让我们了解这些微生物是如何工作的,它们吃什么,它们如何呼吸,它们如何生产生物量,以及它们如何与地下岩石样品相互作用。”

它还将帮助研究人员确定SURF的极端微生物是否能产生一种广受欢迎的加速碳矿化的酶。

“我们的项目将对SURF中的极端微生物进行取样和调查,观察它们的酶基因,以确定它们是否具有这两种基因的正确特征存活地下深处,加速Lingwall说。

确定速度

虽然团队的微生物学家正在通过微生物样本来筛选,但其他研究人员正试图确定碳矿化的速度是多么迅速没有极端微生物。

“目前,这些类型的实验被复制在现场,但不在实验室环境中。当您在该领域进行大规模调查时,您将仅限于现场可以提供的条件(组成,压力,生物活动),“矿山医学家和高温地球化学师Gokce Ustunisik说。“实验工作的美丽是是那个对系统施加控制的人,而不是大自然。你可以系统地改变参数,这样你就可以立刻看到多组分系统中每个参数的贡献。”

当她的生物和工程同事首先描述了这项研究所需的温度和压力,Ustunisik认为,“温度和压力?那些是低的温度和压力!”

乌斯图尼西克研究月球、火星和地球的形成和演化,对于他来说,这些参数相当低。在乌斯图涅斯克的实验岩石实验室里,她可以很容易地复制出与地球下地壳和上地幔相似的条件,那里的温度开始于1400摄氏度(2552华氏度)。

但在这项研究中,微生物和深层地下都对彼此产生了严格的限制。极端微生物必须足够坚强,能够在生命的上限生存下来,而岩层必须足够深,足够大,能够储存数十亿吨的碳,而不会杀死极端微生物。

关键是找到重叠部分。

层的专业知识

目前,两项主要的研究——了解极端微生物和确定碳矿化速率——正在并行进行。2022年,该小组将把微生物引入碳矿化过程,看看其速率是否会上升。

许多问题将指导下一阶段的研究:冲浪极鼻咽可以加速碳矿化过程吗?如果是这样,通过多少?它们可以适应不同的岩石环境吗?或者它们仅限于他们的本地岩层?

这项研究由美国国家科学基金会颁发的渴望奖资助,汇集了地质学、工程学、化学、岩石学和微生物学方面的专家。

“这个项目的新奇之处并不一定是微生物加速了碳矿化。真正的创新是将不同背景的团队聚集在一起,以不同的方式研究这个新的、有趣的、复杂的问题。”

目前的NSF Grant支持两年的初步研究。如果在该期间结束时,实验的结果是有前途的,将进行更大的实验。

也许,这些极端微生物的租金还是值得的。

最后编辑 晚上9/30/2021 2:35:45 PM.

留下你的评论

名称:
备注:

评论