188bet足球地球化學(xue)與行星(xing)科學(xue)系(xi)高溫高壓巖石(shi)學(xue)與礦物學(xue)團隊在(zai)(zai)類地行星(xing)研(yan)究(jiu)領域取(qu)得重要進展，他們通過(guo)第一性原理自由能(neng)計(ji)算揭示(shi)了(le)火星(xing)核和火星(xing)幔(man)的(de)分(fen)(fen)離過(guo)程，發(fa)現約束火星(xing)的(de)核幔(man)分(fen)(fen)離發(fa)生在(zai)(zai)遠超先前估計(ji)的(de)高溫高壓條(tiao)件下，這對理解火星(xing)的(de)內部結構與長期(qi)演化具有重要意義。這項研(yan)究(jiu)以“A deeper and hotter Martian core-mantle differentiation inferred from FeO partitioning”為題，于12月1日在(zai)(zai)線發(fa)表在(zai)(zai)《Science Bulletin》上。
核(he)(he)(he)幔(man)分(fen)(fen)異(yi)是(shi)類地(di)行星(xing)(xing)歷(li)史上(shang)規模最大(da)的(de)(de)物(wu)質重(zhong)(zhong)組過程（圖1），其奠定了類地(di)行星(xing)(xing)的(de)(de)長(chang)期演化格局，對(dui)(dui)理解(jie)(jie)火星(xing)(xing)的(de)(de)形成(cheng)及演化至(zhi)(zhi)關(guan)重(zhong)(zhong)要，也為認識地(di)球(qiu)等(deng)類地(di)行星(xing)(xing)的(de)(de)演化規律提供重(zhong)(zhong)要參考(kao)。目前，科學(xue)家對(dui)(dui)火星(xing)(xing)核(he)(he)(he)幔(man)分(fen)(fen)異(yi)的(de)(de)了解(jie)(jie)主要基于(yu)對(dui)(dui)火星(xing)(xing)隕(yun)石中中度親鐵元素的(de)(de)研究，依靠這(zhe)些元素在(zai)高溫高壓條(tiao)件(jian)下(xia)的(de)(de)分(fen)(fen)配行為來(lai)推(tui)測火星(xing)(xing)核(he)(he)(he)幔(man)分(fen)(fen)異(yi)的(de)(de)條(tiao)件(jian)。然而，受限于(yu)數據的(de)(de)稀缺(que)性(xing)(xing)以(yi)及火星(xing)(xing)核(he)(he)(he)成(cheng)分(fen)(fen)的(de)(de)不確(que)定性(xing)(xing)，這(zhe)一過程至(zhi)(zhi)今仍無法得到明確(que)約束。
2018年，InSight火(huo)星(xing)探(tan)測(ce)器成(cheng)功發射(she)并著陸。2019年，該(gai)探(tan)測(ce)器首次探(tan)測(ce)到火(huo)星(xing)震(zhen)信號(hao)，研究人(ren)員利用這些信號(hao)結合(he)地(di)球物理學和(he)礦物學方法(fa)，首次精(jing)確(que)測(ce)定(ding)了火(huo)星(xing)核(he)的(de)大小和(he)狀(zhuang)態，并對火(huo)星(xing)核(he)中(zhong)輕元素的(de)含量(liang)進行限制(zhi)。基(ji)于InSight任務(wu)的(de)低頻火(huo)星(xing)震(zhen)數據，研究發現，火(huo)星(xing)液態核(he)心的(de)密度較低，火(huo)星(xing)核(he)中(zhong)存在(zai)顯著的(de)氧含量(liang)。雖然輕元素含量(liang)存在(zai)不確(que)定(ding)性(xing)，但通過與核(he)幔分(fen)配(pei)數據結合(he)，存在(zai)進一步約束(shu)火(huo)星(xing)核(he)幔分(fen)異過程的(de)可能。
研(yan)(yan)究(jiu)團隊(dui)通過(guo)分(fen)(fen)(fen)析氧(yang)化(hua)鐵（FeO）在核(he)(he)與(yu)幔物質(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配行(xing)為，結(jie)合InSight任務提(ti)供的(de)(de)(de)(de)(de)最新(xin)火(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)化(hua)學(xue)組成(cheng)數(shu)(shu)據，對(dui)火(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)核(he)(he)幔分(fen)(fen)(fen)異(yi)(yi)過(guo)程(cheng)進行(xing)了(le)(le)(le)重新(xin)評估(gu)。研(yan)(yan)究(jiu)采用(yong)了(le)(le)(le)第一(yi)性原理熱力(li)學(xue)計算方法，模(mo)擬了(le)(le)(le)液態(tai)鐵與(yu)硅酸鹽熔體之間的(de)(de)(de)(de)(de)FeO分(fen)(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)，結(jie)果(guo)與(yu)現(xian)有低(di)壓(ya)實驗數(shu)(shu)據基本一(yi)致，并厘(li)定了(le)(le)(le)溫度(du)(du)、壓(ya)力(li)、氧(yang)逸(yi)度(du)(du)和硫元(yuan)(yuan)素對(dui)分(fen)(fen)(fen)配行(xing)為的(de)(de)(de)(de)(de)影響。研(yan)(yan)究(jiu)團隊(dui)根(gen)據這些結(jie)果(guo)以及(ji)火(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)氧(yang)化(hua)還原狀態(tai)對(dui)核(he)(he)幔分(fen)(fen)(fen)異(yi)(yi)模(mo)式(shi)條(tiao)件進行(xing)了(le)(le)(le)約束（圖2），認(ren)為火(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)核(he)(he)幔分(fen)(fen)(fen)異(yi)(yi)需要(yao)發生在超過(guo)2440 K的(de)(de)(de)(de)(de)溫度(du)(du)和14至22 GPa的(de)(de)(de)(de)(de)壓(ya)力(li)下。雖然(ran)這些估(gu)計值(zhi)高于先前的(de)(de)(de)(de)(de)報(bao)道(dao)，但與(yu)火(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)隕石中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)度(du)(du)親鐵元(yuan)(yuan)素豐度(du)(du)及(ji)火(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)聚積(ji)模(mo)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)相(xiang)符。這項(xiang)研(yan)(yan)究(jiu)不(bu)僅修正了(le)(le)(le)人們對(dui)火(huo)(huo)(huo)(huo)星(xing)核(he)(he)形(xing)成(cheng)條(tiao)件的(de)(de)(de)(de)(de)認(ren)識(shi)，還為未(wei)來的(de)(de)(de)(de)(de)行(xing)星(xing)形(xing)成(cheng)模(mo)型(xing)提(ti)供了(le)(le)(le)新(xin)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)視角。
圖1 火(huo)星(xing)早期(qi)圈層分異形(xing)成過程示(shi)意圖。
圖2 不同溫度壓力條(tiao)件對應的(de)核幔分離氧(yang)(yang)逸度（熱力圖）及火星核氧(yang)(yang)含(han)量（白(bai)色斷(duan)線）。
論文第(di)一單(dan)位為(wei)188bet足球，第(di)一作(zuo)者與(yu)通訊作(zuo)者為(wei)李(li)云國特任教(jiao)(jiao)授，合作(zuo)者包括188bet足球倪懷(huai)瑋教(jiao)(jiao)授與(yu)成都理(li)工(gong)大學李(li)春(chun)輝副(fu)研究(jiu)員、周游副(fu)教(jiao)(jiao)授和劉耘研究(jiu)員。本研究(jiu)得到了中(zhong)國科(ke)學院戰(zhan)略性先導(dao)科(ke)技專項(xiang)(xiang)（XDB41000000）、188bet足球創新研究(jiu)團隊(dui)（WK3410000019）項(xiang)(xiang)目(mu)、基金委優秀青年科(ke)學基金等項(xiang)(xiang)目(mu)的支(zhi)持。計算工(gong)作(zuo)主要在(zai)188bet足球超算中(zhong)心完成。
論文鏈接：//www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927324008788
（地球和空間(jian)科學學院、科研部(bu)）
