中新网西安1月24日电，记者阿琳娜发回报道，西北工业大学的材料学院还有凝固技术全国重点实验室的牛海洋教授团队，刚刚揭开了一个关于早期地球深部岩浆洋凝固的神秘面纱。和大家常说的不大一样，在那个时候，如果环境条件适宜，被称作布里奇曼石的矿物质有可能长成像手那么大甚至更大的巨晶。一旦这些巨晶真的形成了，就会彻底改变岩浆洋的凝固模式。把这样的变化过程想清楚，就好比给地幔早期的分层和化学分化找到了物理上的理论依据。 这次研究是西北工业大学联合普林斯顿大学还有加州大学洛杉矶分校一起搞出来的，成果发表在了《自然》杂志上。之前科学家们一直认为地球刚形成的时候经历了一次全球性的大融化，形成了一个高温高压、剧烈对流的岩浆洋。这个岩浆洋凝固后的模样被认为是后来几十亿年地球内部组成和动力学演化的起点。 但是具体到那些极端环境下晶体到底长什么样子，特别是大家特别关注的下地幔主矿物布里奇曼石，大家一直缺乏直接的观测数据。以前的实验条件不够，也很难做。这次研究团队在前期的探索中发现，岩浆洋熔体的结构和凝固行为很特别。他们决定从高温高压下的布里奇曼石与熔体的界面能入手。 他们用机器学习势函数来驱动分子动力学模拟，还结合了结构因子驱动的增强采样方法等先进手段。经过计算发现，随着压力变大，这个界面能会显著增加，比常压下硅酸盐体系要高出十倍多。这么高的界面能会抑制凝固成核的密度，如果再配合岩浆洋缓慢的冷却速度，布里奇曼石就很有可能长成厘米甚至米级的巨晶。 这种巨晶和那些小晶体可不一样。小晶体容易被对流带走混在一起凝固。而巨晶更像是天上掉下来的雨一样掉到中性浮力层聚集起来。这种聚集过程促进了分离结晶和化学分化，也为“分层凝固”的假说提供了支持。此外，如果深部形成了显著的晶体尺寸差异还可能引发流变性质的梯度变化让部分区域的黏度更高对流更慢。 这个模型还提示了一个重要问题：如果深部形成了显著的晶体尺寸差异可能引发流变性质梯度从而使部分区域黏度更高对流更慢。这就有助于早期形成的结构和原始地球化学信号在漫长的地幔对流中保存下来。这样的发现给解释地幔底部那些低地震波速带的潜在起源提供了新思路。 这次研究把原子尺度的凝固成核参数直接和行星尺度的演化过程关联起来，为理解地球以及其他类地行星早期岩浆洋凝固、内部化学分层还有深部结构起源打开了一扇新窗口。