地球早期深部巖漿洋的結(jié)晶固化過程，一直是地質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的重要研究課題。近日，一項(xiàng)發(fā)表于國際權(quán)威期刊《自然》的研究成果，為這一古老謎題提供了新的解答。研究發(fā)現(xiàn)，在地球早期巖漿洋緩慢冷卻的特殊環(huán)境下，下地幔的主要構(gòu)成礦物——布里奇曼石，并非以傳統(tǒng)認(rèn)知中的微小顆粒形式結(jié)晶，而是可能形成厘米至米級的巨型晶體，這些巨晶的聚集現(xiàn)象被形象地稱為“晶體雨”，這一發(fā)現(xiàn)或?qū)⒅厮芪覀儗r漿洋凝固機(jī)制的理解。

該研究由一支跨國科研團(tuán)隊(duì)完成，他們突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法的局限，將機(jī)器學(xué)習(xí)算法與先進(jìn)分子動力學(xué)模擬技術(shù)相結(jié)合，在超級計算機(jī)的強(qiáng)大算力支持下，成功復(fù)現(xiàn)了深部巖漿洋極端高溫高壓條件下的物質(zhì)行為。模擬結(jié)果顯示，隨著壓力的持續(xù)升高，布里奇曼石與周圍熔體之間的界面能顯著增強(qiáng)，這種能量變化直接抑制了晶體的成核密度，為巨型晶體的生長創(chuàng)造了條件。當(dāng)巖漿洋的冷卻速率維持在較低水平時，布里奇曼石晶體得以持續(xù)生長，最終達(dá)到厘米甚至米級規(guī)模。

進(jìn)一步分析表明，米級巨晶在巖漿洋中的運(yùn)動軌跡具有獨(dú)特規(guī)律。由于密度差異，這些巨晶會向中性浮力層遷移，形成類似降雨的聚集現(xiàn)象。這種“晶體雨”不僅加速了熔體與晶體之間的分離過程，還引發(fā)了顯著的化學(xué)分異效應(yīng)，為地球早期地幔的分層結(jié)構(gòu)提供了微觀物理層面的量化證據(jù)。研究團(tuán)隊(duì)指出，這一發(fā)現(xiàn)支持了“分層凝固”假說，即巖漿洋的凝固并非均勻進(jìn)行，而是通過特定區(qū)域的優(yōu)先結(jié)晶實(shí)現(xiàn)分層固化。

這項(xiàng)突破性成果不僅深化了人類對地球早期演化的認(rèn)知，也為行星科學(xué)領(lǐng)域提供了新的研究范式。通過跨學(xué)科技術(shù)手段的應(yīng)用，科學(xué)家得以在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中“重現(xiàn)”數(shù)十億年前的地質(zhì)過程，為探索其他類地行星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)演化提供了重要參考。隨著計算技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，類似的高精度模擬研究或?qū)⒔议_更多關(guān)于行星形成的未解之謎。