根據今天（11月6日）發表在《自然》雜誌上的一項研究，早期地球的熔岩海洋像布丁蛋糕一樣分層。
研究人員認為，在形成月球的巨大撞擊之後，地球最初的數千年覆蓋著岩漿。現在，由於一項將玄武岩岩石帶到有史以來最高壓力的實驗，科學家們認為這個熔岩海是分層的，分為較輕和較重的層。
這些測試旨在模擬地球地幔最深處的條件，地幔是地球鐵核和寒冷、多皺地殼之間的厚層區域。今天，地幔主要是固體岩石，但科學家認為，在地球形成後不久，地幔主要是液態。但是，關於岩漿海洋的大小以及岩漿海洋冷卻需要多長時間存在激烈的爭論。地球歷史上這個猛烈時期的證據很少，因此科學家依靠實驗和計算機建模來重現過去。
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為了在與地幔深處相同的條件下熔化岩石，由巴黎皮埃爾和瑪麗·居里大學的地球物理學家克萊斯特·桑盧普領導的團隊將強大的X射線照射到一塊微小的玄武岩薄片上，同時將其擠壓在金剛石尖的砧座之間。
桑盧普說：“像玄武岩岩漿這樣的矽酸鹽液體在地球深處演化的所有階段都起著關鍵作用，從數十億年前的地核和地殼形成到今天的火山活動。” 雖然沒有人知道古代岩漿海洋的確切組成，但玄武岩熔岩從地幔噴發出來，例如夏威夷，以及從海洋擴張脊噴發出來。透過地球地幔的地震波表明，超密集的液態岩漿隱藏在靠近地核的最深地幔中。“超低速區域比周圍的完全結晶地幔密度高10％，”桑盧普告訴《生命科學》。
研究人員發現，在實驗過程中，當壓力超過35吉帕斯卡（GPa）時，玄武岩中最常見的成分之一變得更加緻密。（吉帕斯卡是壓力單位。35吉帕斯卡的壓力相當於地球中約560英里或900公里的深度。）
測試表明，隨著壓力的增加，圍繞矽的氧原子重新排列，將六個原子而不是四個原子排列在矽周圍。就像遊客在新年前夜湧入紐約市的時代廣場一樣，這種原子緊密堆積使液態玄武岩更加緻密。玄武岩的密度從低壓下的每立方厘米約2.7克增加到60 GPa（約930英里或1500公里深度）時的幾乎5克/立方厘米。地幔厚度為1800英里（2900公里）。
根據實驗結果，該團隊認為，類似的緻密岩漿可能在早期地球的深地幔中滲出。由於它如此緻密，因此隨著液態熔岩海洋的冷卻，結晶岩石會漂浮在表面，無法落入密度更大的岩漿中。桑盧普說，在這個可能高達185英里（300公里）厚的結晶岩蓋層之上，是另一層密度較低的岩漿。
冷卻的岩石會像毯子一樣，將熱量困在下地幔中。“這種結晶層會減慢冷卻速度，充當更深層岩漿海洋的絕緣體。因此，與單一岩漿海洋相比，整個地幔需要更長的時間才能結晶，”桑盧普說。
電子郵件貝基·奧斯金或在推特上關注她@beckyoskin。在生命科學上的原始文章
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