中國科學技術大學的李云國教授團隊近期宣布，他們在研究火星內部結構方面取得了關鍵性進展。這項成果已于本月早些時候在《科學通報》期刊上發表，為理解火星乃至其他類地行星的演化提供了新的視角。
李云國教授的研究團隊利用先進的第一性原理自由能計算方法，深入探討了火星內核與地幔分離的過程，即核幔分異。他們發現，這一過程發生在比先前估計更高溫度和壓力的環境中。核幔分異是類地行星演化過程中的一次重大物質重組，對行星的長期演化具有決定性影響。因此，這一發現對揭示火星的形成和演化機制具有重要意義。
研究團隊指出，以往科學家主要通過分析火星隕石中的元素含量來推測火星核幔分異的條件。然而，由于火星隕石樣本有限且火星核的具體成分不明，這種方法存在很大的不確定性。為了克服這一難題，李云國教授團隊采用了第一性原理熱力學計算方法，模擬了液態鐵與硅酸鹽熔體之間氧化鐵的分配系數。
這項研究結合了美國“洞察”號火星探測器提供的火星化學組成數據，對火星的核幔分異過程進行了重新評估。研究結果顯示，火星的核幔分異發生在超過2440K的溫度和14至22GPa的壓力下。這些估計值高于先前的報道，但與火星隕石中的元素豐度及火星聚積模型的研究結果相符。
“洞察”號火星探測器自2018年成功發射并著陸以來，為科學家提供了大量寶貴的火星數據。2019年，該探測器首次探測到火星震信號，研究人員利用這些信號結合地球物理學和礦物學方法，首次精確測定了火星核的大小和狀態，并對火星核中輕元素的含量進行了限制。研究發現，火星液態核心的密度較低，且火星核中存在顯著的氧含量。
李云國教授團隊的研究不僅修正了人們對火星核形成條件的認識，還為未來的行星形成模型提供了新的研究視角。通過模擬液態鐵與硅酸鹽熔體之間的氧化鐵分配系數，他們厘清了溫度、壓力、氧逸度和硫元素對分配行為的影響，為深入理解火星核幔分異過程提供了有力支持。
研究團隊還根據這些結果以及火星氧化還原狀態對核幔分異模式條件進行了約束。他們的研究不僅有助于揭示火星的內部結構和長期演化規律，還為研究其他類地行星的演化提供了重要參考。
這一研究成果的發表標志著中國在行星科學研究領域取得了重要進展。李云國教授團隊的研究方法和技術手段為未來的行星科學研究提供了新的思路和方向。
隨著人類對宇宙探索的不斷深入，對行星內部結構和演化機制的理解將越來越重要。李云國教授團隊的這項研究不僅為揭示火星的奧秘提供了有力支持，也為未來的行星探測和研究奠定了堅實基礎。
