西北工业大学的牛海洋教授和普林斯顿大学、加州大学洛杉矶分校的同事们，一起做了个大研究。他们在模拟早期地球深部岩浆洋冷却凝固的过程中，发现了一种全新的机制。这个机制是关于“巨晶”是怎么形成的，就是那种超大的晶体。这给大家研究地幔是怎么演化的提供了关键线索。 地球刚形成那会儿，它的内部全是岩浆，后来慢慢冷却凝固。这可是行星科学里一个很重要的问题，因为很难直接观察到那么古老的环境。现在西北工业大学材料学院和凝固技术实验室的团队通过创新模拟，揭开了这个过程的奥秘。他们把布里奇曼石这种下地幔里最主要的矿物拿出来研究。 之前人们觉得岩浆洋冷却的时候，晶体是一个接一个地长出很多小颗粒。这次牛海洋团队却发现，在高温高压下，布里奇曼石和熔体之间的“界面能”特别大。这种高界面能会抑制晶体的成核数量，让结晶点变少。如果早期地球深部的冷却速度比较慢，那么有限的晶核就能有足够时间长大成“巨晶”，有的甚至能达到米级。 这种“巨晶”模式跟以前完全不一样。以前大家认为是细小的晶体均匀分布的，现在则是米级的大晶体像“下雨”一样沉降到某个地方聚集起来。这能让熔体和固体的成分分异更彻底，也能让地幔分层凝固得更明确。这个模型还解释了为什么有些古老结构能长期存在。 比如地球深处有些地方地震波速很低（LLSVP），这可能就是因为早期“巨晶”形成后形成了黏度高、对流弱的环境，给这些结构提供了保护。西北工业大学这次的研究把宏观过程和原子尺度的关键参数联系起来了，为其他类地行星比如月球、火星的研究也提供了参考。这次突破让咱们国家在这方面的科学影响力又上升了一个台阶。