研究核心发现 - 研究团队通过结合机器学习与先进分子动力学方法，在超级计算机中模拟了地球早期深部岩浆洋的高温高压环境下布里奇曼石的结晶过程 [1] - 研究发现，在地球早期深部岩浆洋缓慢冷却的条件下，下地幔主导矿物布里奇曼石并非以传统假设的微小颗粒结晶，而是有机会长成厘米至米尺度的巨晶 [1] - 这些巨晶可能聚集成"晶体雨"，显著改变岩浆洋凝固方式，并驱动地幔早期分层 [1] 研究机制与量化支撑 - 模拟结果显示，随着压力升高，布里奇曼石与熔体的界面能显著增大 [1] - 较高的界面能会显著抑制凝固成核密度，若再配合深部岩浆洋较慢的冷却速率，则可能促使布里奇曼石晶体生长至厘米甚至米级规模 [1] - 米级巨晶更可能以类似"晶体雨"的方式向中性浮力层聚集，促进分离结晶与化学分异，从而为"分层凝固"假说提供了可量化的微观物理支撑 [1] 研究团队与发表 - 该研究由西北工业大学材料学院牛海洋教授团队联合国际团队完成 [1] - 相关成果于国际期刊《自然》在线发表 [1]

中新网西安1月24日电 (记者 阿琳娜)记者24日从西北工业大学获悉，该校材料学院、凝固技术全国重点 实验室牛海洋教授团队研究发现，在地球早期深部岩浆洋缓慢冷却的条件下，布里奇曼石并非以传统假 设的微小颗粒结晶，而有机会长成厘米至米尺度的"巨晶"。这些巨晶一旦形成，可能显著改变岩浆洋凝 固方式，进而驱动地幔早期分层与化学分异，为理解地球深部长期保存的异常结构提供了新的物理图 景。 早期地球 岩浆洋凝固与地幔分层示意图。西北工业大学供图 该研究聚焦"地球早期岩浆洋如何结晶固化"这一行星科学关键问题，由西北工业大学、普林斯顿大学、 加州大学洛杉矶分校组成的联合研究团队共同完成，相关成果在《自然》杂志在线发表。 分层演化过程示意图。西北工业大学供图 地幔凝固 此外，与细小晶体容易被对流夹带、倾向整体混合凝固不同，米级巨晶更可能以类似"晶体雨"的方式向 中性浮力层聚集，促进分离结晶与化学分异，从而为"分层凝固"假说提供了可量化的微观物理支撑。同 时，该巨晶模型还提示：若深部形成显著的晶体尺度差异，可能引发流变性质梯度，使部分区域黏度更 高、对流更迟缓，从而有助于早期形成的结构与原始地球化学信号在后续漫长的地幔对流中得 ...