这问题最近有了新发现，咱们都知道，早期地球深部怎么凝固、什么样的过程形成了现在的地幔分层结构，一直是地球科学领域的难点。西北工业大学牵头，联合普林斯顿大学和加州大学洛杉矶分校，搞了个研究，通过搞计算模拟的方法，弄清楚了早期地球深部岩浆洋结晶过程的关键机制，给我们理解地球内部结构提供了新视角。 大家都知道地球形成初期温度很高，全球都被岩浆覆盖，那时候深处有岩浆洋。那时候凝固过程会把化学组成和动力学特征给定下来。不过，极端环境下晶体怎么生长、能不能通过结晶形成分层结构，一直没弄明白，缺乏直接的观测依据。尤其是布里奇曼石矿物，它占下地幔体积大概70%，研究它们在深部岩浆洋环境中的成核行为挺难的。 这次研究团队打破了传统实验方法的局限，用机器学习势函数搞大规模分子动力学模拟，结合增强采样技术，把布里奇曼石和熔体之间界面能变化规律给算出来了。数据显示压力升高到地幔深部条件时，矿物与熔体之间的界面能急剧增大。这种高压导致的界面能跃升会抑制晶体成核密度，再加上岩浆洋冷却缓慢，晶体就能一直吸收周围熔体物质，长成厘米级甚至米级的巨型晶体。 米级巨型晶体和微米级不同，更不容易被搅动混合。它们可能会以“晶体雨”的形式沉降下去，在中性浮力层堆积起来。这样不同化学成分就会分离出来，形成化学分异。这个发现支持了“分层凝固”的说法，同时说明巨晶聚集可能形成黏度高、对流慢的边界层，为早期某些异常结构创造了条件。 这个研究最大的亮点是建立了从原子尺度界面参数到行星尺度演化过程的直接关联。他们搭建了跨越十二个数量级的物理模型，把矿物分子层面的行为和地幔结构联系起来。这种多尺度研究方法能让我们不用做那些极端高温高压实验也能获取关键参数。 这个发现对火星、金星这些类地行星的早期历史重建也有用处。大家以后可以用这个模型来分析行星内部结构差异性问题。随着深空探测数据越来越多，这个模型会越来越准。这个发现让我们看到行星演化宏大叙事背后往往有基础物性细微变化在起作用。