新的研究揭示了地球形成的早期
地球地幔从糊状岩浆海洋状态固化的数值模拟。来源：uux.cn《自然》（2025）。DOI:10.1038/41586-025-08701-z
（神秘的地球uux.cn）据约克大学（Emina Gamulin）：由约克大学教授领导的一项新研究揭示了地球形成的最初几天，并可能对行星科学中关于岩石行星早期的一些早期假设提出质疑。这项工作建立了地球历史前1亿年内发生的内部动力学与其当今结构之间的直接联系，是该领域首批将流体力学与化学相结合以更好地了解地球早期演化的工作之一。
这项研究发表在《自然》杂志上。
“这项研究首次使用物理模型证明，地球下地幔结构的一阶特征是在40亿年前，即地球形成后不久建立的，”约克物理与天文学系科学系助理教授CharlesÉdouard Boukaré说。
地幔是围绕岩石行星铁核的岩石包层。地球下地幔的结构和动力学在地球历史上起着重要作用，因为它决定了地球磁场产生地地核的冷却等。
Boukaré说，虽然地震学、地球动力学和岩石学帮助回答了许多关于当今地球内部热化学结构的问题，但一个关键问题仍然存在：这些结构的年龄有多大，它们是如何形成的？他说，试图回答这个问题，就像看着一个成年人和一个孩子，了解他们的能量状况会如何不同。
他说：“如果你带上孩子，有时他们会做疯狂的事情，因为他们年轻时有很多能量，比如行星。当我们长大后，我们不会做那么多疯狂的事情了，因为我们的活动或能量水平会降低。所以，动态真的不同，但我们年轻时做的一些事情可能会影响我们的一生。”。“行星也是如此。我们今天可以从行星的结构中看到行星早期演化的一些方面。”
为了更好地了解古老的行星，我们必须首先了解年轻行星的行为。
由于地幔的模拟主要集中在当今的固态条件上，Boukaré不得不开发一种新的模型来探索地幔温度更高、基本熔融的早期地球，这是他自博士学位以来一直在做的工作。
Boukaré的模型基于多相流方法，可以在行星尺度上捕捉岩浆凝固的动力学。利用他的模型，他研究了早期地幔是如何从熔融态转变为固态的。他和他的团队惊讶地发现，大多数晶体是在低压下形成的，他说这会产生一种与高压环境下在深处产生的化学特征截然不同的化学特征。这挑战了行星科学中关于岩石行星如何固化的普遍假设。
“到目前为止，我们认为下地幔的地球化学可能是由高压化学反应控制的，现在看来我们还需要考虑它们的低压对应物。”
Boukaré说，这项工作也有助于预测未来其他行星的行为。
“如果我们知道某种起始条件，并且知道行星进化的主要过程，我们就可以预测行星将如何进化。”
