這是地球在數十億年前形成時的樣子，當時巖漿的研究預測巖漿海洋覆蓋了地球的表面，并延伸到數千英里深的古代地核。左邊顯示的海洋是一個典型的細胞，它是凝固由FSU大學的研究人員模擬的，顯示了原子的地球的速度相對位置。Credit: Suraj K. Bajgain / / Lake Superior State University
（神秘的研究預測巖漿地球uux.cn）據美國物理學家組織網（by Bill Wellock, Florida State University）：在地球形成的早期，巖漿的古代海洋覆蓋了地球的表面，并延伸到數千英里深的海洋核心。“巖漿海洋”冷卻的凝固速度影響了行星內不同層的形成以及這些層的化學組成。
以前的地球的速度研究估計巖漿海洋需要數億年才能凝固，但佛羅里達州立大學發表在《自然通訊》上的研究預測巖漿新研究將這些巨大的不確定性縮小到不到幾百萬年。
地球、古代海洋和大氣科學系的海洋地質學副教授Mainak Mookherjee說:“這個巖漿海洋是地球歷史的重要組成部分，這項研究有助于我們回答關于地球的凝固一些基本問題。”
當巖漿冷卻時，它形成晶體。這些晶體的最終位置取決于巖漿的粘性和晶體的相對密度。密度較大的晶體可能會下沉，從而改變剩余巖漿的成分。巖漿凝固的速度取決于它的粘性。粘度較低的巖漿會導致更快的冷卻，而濃度較高的巖漿海洋則需要更長的時間來冷卻。
像這項研究一樣，以前的研究使用物理和化學的基本原理來模擬地球內部深處的高壓和高溫。科學家也用實驗來模擬這些極端條件。但是這些實驗僅限于較低的壓力，這種壓力存在于地球內部較淺的深度。他們沒有完全捕捉到地球早期歷史中存在的場景，在那里，巖漿海洋延伸到深度，壓力可能比實驗能夠再現的壓力高三倍。
為了克服這些限制，Mookherjee和他的合作者在FSU的高性能計算設施以及國家科學基金會的計算設施中運行了長達六個月的模擬。這消除了以前工作中的許多統計不確定性。
“地球是一個巨大的星球，所以在深度上，壓力可能非常高，”FSU大學前博士后研究員、現為蘇必利爾湖州立大學客座助理教授的Suraj Bajgain說。“即使我們知道地表巖漿的粘度，也無法告訴我們數百公里以下的粘度。找到這一點非常具有挑戰性。”
這項研究也有助于解釋在地球下地幔中發現的化學多樣性。熔巖樣本——巖漿突破地球表面后的名稱——來自海底山脊和夏威夷及冰島等火山島，結晶成外觀相似但化學成分不同的玄武巖，這種情況長期以來一直困擾著地球科學家。
"為什么它們有不同的化學成分或化學信號？"穆克吉說。“由于巖漿起源于地球表面之下，這意味著那里的巖漿來源具有化學多樣性。這種化學多樣性最初是如何開始的，它是如何在地質時期幸存下來的？”
地幔化學多樣性的起點可以用地球早期歷史中一個低粘度的巖漿海洋來成功解釋。粘度較低的巖漿導致懸浮在其中的晶體快速分離，這一過程通常被稱為分離結晶。這在巖漿中產生了不同化學成分的混合物，而不是單一的成分。
來自FSU的博士生Aaron Wolfgang Ashley以及來自路易斯安那州立大學地質和地球物理系的Dipta Ghosh和Bijaya Karki是本文的共同作者。

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