中国发现地球地核与地幔之间物质交换的迹象——ScienceAlert

中国科学技术大学合肥的地球科学家得出结论称，地球地核可能在其演化过程中向地幔输送物质。ScienceAlert报道，该结论援引发表在《Science Advances》期刊上的一项研究。

氢同位素是理解该过程的关键

研究人员利用机器学习增强的路径积分模拟，研究原子和分子的量子行为。他们特别关注行星内部的氢输运，因为这种元素质量很小，使其同位素组成对量子效应较为敏感。

研究团队分析了氘与氢的比值——衡量较重氢同位素占比的指标。原始岩浆海结晶模型显示，矿物与熔体之间的同位素分离应当较弱。因此，尽管压力、温度和模型假设存在差异，古老地幔本应获得相对均一的氢同位素组成。

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来自地球深处的痕迹

海洋岛屿玄武岩，包括加拿大努纳武特地区巴芬岛的熔岩和冰岛的熔岩，形成于地核—地幔边界附近上升的物质流。研究作者认为，这些岩石可能含有较轻氢进入的迹象，这些氢早在地核中便由太阳星云物质积累而来。这类氢可能使地幔富集，并降低其中氘与氢的比值。

科学家还将这类玄武岩中的氦和钨同位素比值视为该过程的补充证据。按照他们的解释，原始氦-3与氦-4比值升高，以及钨同位素信号，都与来自深层物质的迁移相一致。作者指出，下地幔中现代氢同位素特征更可能反映地核与地幔之间的长期交换，而非地球早期形成时期未发生改变的遗留物。