问题——地球形成初期可能经历过全球性熔融，形成深厚的岩浆洋。岩浆洋的凝固方式决定了此后数十亿年间地幔分层、化学分异及深部结构的演化路径。然而，下地幔极端高温高压环境下晶体的成核尺度及生长规律仍是未解之谜，特别是下地幔主要矿物布里奇曼石的成核生长机制，由于实验条件限制而缺乏可靠数据，成为制约模型解释力的关键瓶颈。 原因——传统观点认为晶体以微小颗粒形式出现，并据此推演岩浆与晶体的混合、对流与凝固过程。但西北工业大学牛海洋教授团队联合普林斯顿大学、加州大学洛杉矶分校的研究发现，在深部岩浆洋的高压环境下，布里奇曼石—熔体界面能随压力升高而显著增大。这意味着晶体成核难度增加，可能导致晶体数量减少；同时在较慢的冷却速率下，这些晶体能够持续生长，最终可能形成厘米甚至米级的"巨晶"。该成果已发表于2026年1月21日的《自然》杂志。 影响——晶体尺度的改变将重塑岩浆洋凝固过程。研究表明，米级布里奇曼石巨晶更容易通过"晶体雨"方式向特定稳定层位汇聚，促进晶体与熔体分离，加速地幔分层形成。这为"分层凝固"假说提供了微观物理依据：从界面能、成核密度到冷却条件构成完整的分离结晶机制链条。此外，大尺度晶体的出现可能改变局部体系黏度，延缓对流运动，为早期形成的结构和化学信号提供更稳定的保存环境。这个发现有助于解释地幔底部的异常地震波速带等现象。 对策——未来研究应着重于验证这一新机制。需发展高压高温实验技术与原位观测手段，对界面能、成核速率等关键参数进行交叉验证；同时将巨晶生长过程纳入地球动力学模型，评估不同条件下的分层形成特征。地震学、矿物物理与同位素地球化学等多学科协同研究也将有助于验证早期分离结晶的贡献。 前景——该研究不仅揭示了地球早期演化特征，也为理解月球、火星等类地天体的岩浆洋时期提供了新思路。如果巨晶驱动的分离结晶普遍存在于行星内部，那么行星早期热演化、挥发分迁移等过程可能需要重新评估。随着计算模拟、实验测量与观测数据的不断融合，关于岩浆洋凝固的研究有望从概念假说发展为可验证的物理模型。
从微小晶体到宏伟地质结构，地球演化的奥秘始终蕴藏在基础物理规律中。这项研究不仅拓展了人类对地球形成的认知，更展现了基础科学研究的深远价值——当中国科学家在原始创新领域持续深耕时