牛海洋教授带领的西北工业大学材料学院团队，和加州大学洛杉矶分校、普林斯顿大学一起，通过电脑模拟，把早期地球岩浆洋是怎么冷却凝固的搞清楚了。以前大家觉得，在特别热和特别深的岩浆洋里，结晶应该是特别快、颗粒特别细的。但这次他们发现，情况可能完全不一样。 他们仔细研究了岩浆洋里面一种叫布里奇曼石的矿物，还有它周围的岩浆是怎么相互作用的。在那么高的压力下，布里奇曼石和岩浆之间的界面能变得特别大，甚至比常压下的硅酸盐体系还要大十倍以上。这么高的界面能会把晶体的形成给拦住。 牛教授的团队又算了算冷却速度，如果岩浆洋冷却得比较慢，再加上这么大的界面能，就会让少数晶核有机会长得特别大，最后变成厘米甚至米长的大晶体。这种“巨晶”跟我们以前想的微米级小颗粒完全不一样。 这些巨型晶体因为太重，掉下来的时候就像下雨一样。掉到一定深度，它们会聚在一起。这种机制给了“分离结晶”一个解释，让地幔开始分层。由于不同地方的晶体大小不一样，有的地方黏度大、有的地方黏度小，这就像给岩浆洋装了个隔离舱。早期形成的结构和化学信号就被关在里面，没被后来的剧烈对流给搅浑了。 这个发现不光能解释现在地震波探测到的地幔底部那些奇怪的构造，还能帮我们更好地理解地球是怎么一步步变成今天这样的。这次研究是从原子层面一直推导到行星尺度的成功例子。咱们中国的科学家这次发挥了主导作用，也展现了我国在这方面的实力。 这个新模型不仅能帮我们看清地球的童年时期，还能让我们研究其他行星，比如火星和金星。它告诉我们，其他星球的内部结构可能跟地球完全不同。