早期地球和火星上的岩漿海洋是如何演化的？鐵化學和原始大氣提供了線索

在地球成為藍色星球之前，它被一種非常不同的海洋所吞沒：廣闊而深的岩漿海洋，向下延伸數百甚至數千公里。

正如早期地球海洋冷卻和凝固，不同類型的礦物以不同的速率結晶，因此熔岩的化學成分隨著時間的推移而變化。隨著岩漿將氣體釋放到早期地球的大氣層中，大氣層的化學成分也改變了。

在火星和許多其他岩石行星的形成過程中，也經歷了類似岩漿的海洋階段。然而，由於這一切對於地球和火星來說都發生在遙遠的過去，對於更年輕的岩石行星來說則發生在遙遠的太空中，所以很難確切地知道這一切是如何發生的。然而，有關訊息岩石行星的早期大氣保存在不反應的稀有氣體中。

現在，謝弗和團隊提出了新穎的模型，利用這些大氣線索和有關鐵化學的信息，模擬地球和火星的岩漿海洋在結晶過程中如何隨著時間的推移而變化。該研究是發表在地球物理研究雜誌：行星。

這些模型結合了新的計算，捕捉了當岩漿在地函中結晶時，二價鐵（還原鐵）和三價鐵（氧化鐵）的行為。研究小組用不同的初始岩漿海洋深度和化學成分測試了該模型，看看哪種組合會產生他們所知的早期地球和火星周圍存在的大氣。

研究人員發現，對於地球來說，從淺層岩漿海開始的模型優於從完全熔融的地函開始的模型。淺層岩漿可能表示地函僅部分熔化或完全熔化它從中間開始凝固，最內層和最外層在一段時間內保持熔融狀態。

對於火星來說，沒有一個模型能夠成功地與先前關於這顆紅色行星早期的研究結果一致。，除非最初的岩漿成分中三價鐵的含量低於人們所認為的含量。

這些發現使我們更深入地了解如何例如地球和火星的形成，同時也強調需要更多鐵在熔岩中的行為。

本文由美國地球物理聯盟主辦的 Eos 轉載。閱讀原著故事這裡。