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中國科學技術(shù)大學教授李云國團隊通過第一性原理自由能計算揭示了火星核和火星幔的分異過程,，發(fā)現(xiàn)火星的核幔分異發(fā)生在遠超先前估計的高溫高壓條件下,。這對理解火星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與長期演化具有重要意義。相關(guān)研究成果日前在線發(fā)表于《科學通報》,。

核幔分異是類地行星歷史上規(guī)模最大的物質(zhì)重組過程,，奠定了類地行星的長期演化格局，對理解火星的形成及演化至關(guān)重要,，也為認識地球等類地行星的演化規(guī)律提供了重要參考,。目前，科學家對火星核幔分異的了解主要基于對火星隕石中中度親鐵元素的研究,，依據(jù)這些元素在高溫高壓條件下的分配行為推測火星核幔分異的條件,。然而，受限于數(shù)據(jù)的稀缺性以及火星核成分的不確定性,，這一過程至今無法得到明確約束,。

研究團隊通過分析氧化鐵在核與幔物質(zhì)間的分配行為，結(jié)合美國“洞察”號火星探測器提供的最新火星化學組成數(shù)據(jù)約束,，對火星的核幔分異過程進行了重新評估,。

研究采用了第一性原理熱力學計算方法，模擬了液態(tài)鐵與硅酸鹽熔體之間的氧化鐵分配系數(shù),，結(jié)果與現(xiàn)有低壓實驗數(shù)據(jù)基本一致,，厘清了溫度、壓力,、氧逸度和硫元素對分配行為的影響,。

研究團隊根據(jù)這些結(jié)果以及火星氧化還原狀態(tài)對核幔分異模式條件進行了約束，發(fā)現(xiàn)火星的核幔分異發(fā)生在超過2440K的溫度和14至22GPa的壓力下,。雖然這些估計值高于先前的報道,，但與火星隕石中的中度親鐵元素豐度及火星聚積模型的研究結(jié)果相符。

研究人員介紹,，這項研究不僅修正了人們對火星核形成條件的認識,，還為未來的行星形成模型提供了新的研究視角。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.11.046

（原載于《中國科學報》?2024-12-24?第1版?要聞）