西工大团队揭示地球早期岩浆洋分层新机制
近日，西北工业大学材料学院、凝固技术全国重点实验室的牛海洋教授团队在国际顶级学术期刊《自然》(Nature)上发表了一篇题为《The potential for bridgmanite megacrysts to drive magma ocean segregation》的理论研究论文。研究表明，在地球早期深部岩浆洋缓慢冷却的过程中，布里奇曼石（bridgmanite）可能形成厘米至米尺度的“巨晶”，这一发现可能重新定义我们对地球深部结构的理解。
该研究由西北工业大学、普林斯顿大学和加州大学洛杉矶分校的联合研究团队完成，西工大2023级博士研究生胡俊伟和普林斯顿大学的Jie Deng助理教授为论文的第一作者。研究指出，这些巨晶的形成可能显著改变岩浆洋的凝固方式，从而驱动地幔的早期分层与化学分异。
研究背景与意义
地球的深部结构一直是地质学研究的热点。传统观点认为，布里奇曼石在地球早期的岩浆洋中以微小颗粒形式结晶。然而，牛海洋教授团队的研究挑战了这一假设，提出在特定条件下，布里奇曼石可以形成巨晶。这一现象为理解地球深部长期保存的异常结构提供了新的物理图景。
研究团队通过模拟和实验相结合的方法，验证了布里奇曼石巨晶的形成条件及其对岩浆洋分层的影响。“这一发现可能对地球深部化学成分的分布及其演化产生深远影响，”牛海洋教授在接受采访时表示。
研究团队与支持
该研究得到了多方支持，包括国家自然科学基金重大研究计划项目、凝固技术全国重点实验室自主课题及中央高校基本科研业务费“0到1”原创性引领项目的资助。此外，凝固技术全国重点实验室和西工大材料学院人才特区也为研究提供了重要支持。
论文的通讯作者包括普林斯顿大学的Jie Deng助理教授和西工大的牛海洋教授。其他共同作者还包括西工大2021级硕士研究生施奕镝、普林斯顿大学博士研究生Jina Lee和加州大学洛杉矶分校的Lars Stixrude教授。
牛海洋教授的学术贡献
作为西北工业大学凝固技术全国重点实验室的副主任，牛海洋教授长期致力于复杂与极端条件下材料凝固理论的研究。他在国际学术期刊上发表了50余篇论文，累计被引用超过5000次。他的研究领域包括材料凝固理论、物质相变机理、先进分子动力学方法开发以及人工智能辅助材料设计等。
牛教授主持了多项国家级项目，包括国家自然科学基金委青年基金、优秀青年科学基金（海外）等。他的研究不仅在学术界引起广泛关注，也为相关领域的技术进步提供了重要支持。
未来研究方向
牛海洋教授团队的研究为地球深部结构的研究开辟了新的方向。未来，团队计划进一步探讨布里奇曼石巨晶对地球深部化学成分分布的具体影响，以及其在地幔演化过程中的角色。
这一发现不仅为地质学研究提供了新的视角，也可能对其他行星的研究产生启示。随着研究的深入，我们有望更全面地理解地球及其他行星的形成与演化过程。
