Ridge 2000 Postdoctoral Fellowship Program: Reactive Transport Modeling of Biogeochemical Processes in a Hydrothermal Vent Field

Ridge 2000 博士后奖学金计划:热液喷口场生物地球化学过程的反应输运模型

基本信息

项目摘要

Seafloor hydrothermal vents are hotspots of biological activity on the deep seafloor, yet we know little about how the physical, chemical, and biological systems are tied together in order to yield such high productivity. This research, originates as a Ridge 2000 Postdoctoral Fellowship and is one of the first studies to apply reactive transport modeling to evaluate the interplay between hydrothermal vent fluid chemistry, chemosynthetic microbial metabolic processes, fluid flow, and mineral precipitation. This modeling project provides a unique and quantitative foundation that can be used to test hypotheses for mechanisms of interaction, gauging the sensitivity of the system to changes in governing parameters, and identifying linkages between large and small scale processes. Model predictions will be compared with data and observations from the well-characterized hydrothermal vent fields of the Endeavour Segment of the Juan de Fuca Ridge offshore of the northwestern US. The well established TOUGH REACT modeling code and independently developed larger scale modeling codes will be used for the calculations. Input parameters will come from available thermodynamic data bases and new kinetic data from experiments that measure the biological uptake rates of chemical species by various hydrothermal vent micro-organisms. Broader impacts of the work include interdisciplinary training of a postdoctoral researcher who will cross train in laboratories at the University of Georgia and Harvard University. The postdoc will also engage in training and mentoring undergraduate students, among other activities.
海底热液喷口是深海海底生物活动的热点,但我们对物理、化学和生物系统如何联系在一起以产生如此高的生产力知之甚少。 这项研究,起源于岭2000年博士后奖学金,是第一个研究应用反应运输模型来评估热液喷口流体化学,化学合成微生物代谢过程,流体流动和矿物沉淀之间的相互作用。该建模项目提供了一个独特的定量基础,可用于测试相互作用机制的假设,测量系统对控制参数变化的敏感性,并确定大规模和小规模过程之间的联系。 模型预测将与美国西北部胡安·德富卡海脊奋进段特征良好的热液喷口场的数据和观测结果进行比较。将使用完善的坚韧REACT建模代码和独立开发的更大规模建模代码进行计算。输入参数将来自现有的热力学数据库和新的动力学数据,这些数据来自测量各种热液喷口微生物对化学物种的生物吸收率的实验。 这项工作的更广泛影响包括对一名博士后研究人员进行跨学科培训,该研究人员将在格鲁吉亚大学和哈佛大学的实验室进行交叉培训。 博士后还将从事培训和指导本科生等活动。

项目成果

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