早期地球和火星上的岩浆海洋是如何演化的？铁化学和原始大气提供了线索

在地球成为蓝色星球之前，它被一种非常不同的海洋所吞没：广阔而深的岩浆海洋，向下延伸数百甚至数千公里。

正如早期地球海洋冷却和凝固，不同类型的矿物以不同的速率结晶，因此熔岩的化学成分随着时间的推移而变化。随着岩浆将气体释放到早期地球的大气层中，大气层的化学成分也发生了变化。

在火星和许多其他岩石行星的形成过程中，也经历了类似的岩浆海洋阶段。然而，由于这一切对于地球和火星来说都发生在遥远的过去，对于更年轻的岩石行星来说则发生在遥远的太空中，所以很难确切地知道这一切是如何发生的。然而，有关信息岩石行星的早期大气保存在不反应的稀有气体中。

现在，谢弗和团队提出了新颖的模型，利用这些大气线索和有关铁化学的信息，模拟地球和火星的岩浆海洋在结晶过程中如何随着时间的推移而发生变化。该研究是发表在地球物理研究杂志：行星。

这些模型结合了新的计算，捕捉了当岩浆在地幔中结晶时，二价铁（还原铁）和三价铁（氧化铁）的行为方式。研究小组用不同的初始岩浆海洋深度和化学成分测试了该模型，看看哪种组合会产生他们所知道的早期地球和火星周围存在的大气。

研究人员发现，对于地球来说，从浅层岩浆海开始的模型优于从完全熔融的地幔开始的模型。浅层岩浆可能表明地幔仅部分熔化或完全熔化它从中间开始凝固，最内层和最外层在一段时间内保持熔融状态。

对于火星来说，没有一个模型能够成功地与之前关于这颗红色行星早期的研究结果相一致。，除非最初的岩浆成分中三价铁的含量低于人们认为的含量。

这些发现使我们更深入地了解如何例如地球和火星的形成，同时也强调需要更多铁在熔岩中的行为。

本文由美国地球物理联盟主办的 Eos 转载。阅读原著故事这里。