IT之家 1 月 25 日消息，当地时间 1 月 21 日，《自然》在线发表了一项关于地球早期演化过程的重要理论研究。这项研究由西北工业大学、普林斯顿大学及加州大学洛杉矶分校的科学家合作完成。西北工业大学材料学院的牛海洋教授团队为主要参与方，论文第一作者为普林斯顿大学助理教授 Jie Deng 与西工大博士研究生胡俊伟，通讯作者为 Jie Deng 助理教授与牛海洋教授。
该研究聚焦于地球形成初期可能存在的全球性熔融状态，即“岩浆洋”的凝固机制问题。长期以来，科学界对地球早期深部岩浆洋在极端高温高压下如何结晶固化，以及这一过程如何影响后来数十亿年的地幔结构和化学分层，缺乏清晰的物理图景。特别是对下地幔主要矿物 —— 布里奇曼石在当时的成核与生长行为，由于实验难度极大，认知非常有限。在此次研究中，团队通过采用机器学习势函数驱动的大规模分子动力学模拟等先进计算手段，系统分析了深部岩浆洋环境中布里奇曼石晶体与熔体之间的界面能。模拟结果显示，在极高的压力下，该界面能数值可达常压条件下类似体系的十倍以上。这一特性意味着，在岩浆洋缓慢冷却的过程中，较高的界面能会显著抑制晶体的成核密度，从而使得单个晶体有充分的条件生长到厘米甚至米级的巨大尺寸，形成所谓的“巨晶”。
研究进一步指出，这种巨晶的出现可能改变岩浆洋的整体凝固行为。与微小的晶体容易被熔体对流搅动不同，巨大的“晶体雨”更可能沉降聚集，从而有效驱动早期地幔的化学分离与分层。
这一机制为解释地球深部某些长期存在的异常结构，例如地幔底部的大型低地震波速区等，提供了一个新的理论可能性。该研究将原子尺度的模拟计算与行星尺度的宏观演化联系起来，为理解地球乃至其他类地行星的早期历史打开了新的窗口。IT之家附论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-10063-5
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