地球早期深部岩浆洋的结晶固化过程，一直是地质科学领域的重要研究课题。近日，一项发表于国际权威期刊《自然》的研究成果，为这一古老谜题提供了新的解答。研究发现，在地球早期岩浆洋缓慢冷却的特殊环境下，下地幔的主要构成矿物——布里奇曼石，并非以传统认知中的微小颗粒形式结晶，而是可能形成厘米至米级的巨型晶体，这些巨晶的聚集现象被形象地称为“晶体雨”，这一发现或将重塑我们对岩浆洋凝固机制的理解。
该研究由一支跨国科研团队完成，他们突破传统实验方法的局限，将机器学习算法与先进分子动力学模拟技术相结合，在超级计算机的强大算力支持下，成功复现了深部岩浆洋极端高温高压条件下的物质行为。模拟结果显示，随着压力的持续升高，布里奇曼石与周围熔体之间的界面能显著增强，这种能量变化直接抑制了晶体的成核密度，为巨型晶体的生长创造了条件。当岩浆洋的冷却速率维持在较低水平时，布里奇曼石晶体得以持续生长，最终达到厘米甚至米级规模。
进一步分析表明，米级巨晶在岩浆洋中的运动轨迹具有独特规律。由于密度差异，这些巨晶会向中性浮力层迁移，形成类似降雨的聚集现象。这种“晶体雨”不仅加速了熔体与晶体之间的分离过程，还引发了显著的化学分异效应，为地球早期地幔的分层结构提供了微观物理层面的量化证据。研究团队指出，这一发现支持了“分层凝固”假说，即岩浆洋的凝固并非均匀进行，而是通过特定区域的优先结晶实现分层固化。
这项突破性成果不仅深化了人类对地球早期演化的认知，也为行星科学领域提供了新的研究范式。通过跨学科技术手段的应用，科学家得以在实验室环境中“重现”数十亿年前的地质过程，为探索其他类地行星的内部结构演化提供了重要参考。随着计算技术的持续进步，类似的高精度模拟研究或将揭开更多关于行星形成的未解之谜。
