早期地球和火星上的岩浆海洋是如何演化的

在地球变成蓝色星球之前，它被一种非常不同的海洋吞没：一片广阔而深邃的岩浆海，深达数百甚至数千公里。

随着早期地球的岩浆海洋冷却凝固，不同类型的矿物以不同的速度结晶，因此熔岩的化学成分随时间而变化。随着岩浆向早期地球的大气中释放气体，大气的化学成分也发生了变化。

在形成过程中，火星和许多其他岩石行星都经历了类似的岩浆海洋阶段。然而，由于这一切都发生在地球和火星的遥远过去——而年轻的岩石行星则发生在遥远的太空——因此很难确切知道这一切是如何发生的。不过，有关岩石行星早期大气化学成分的信息保存在不活泼的惰性气体中。

现在，Schaefer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可能如何随时间发生变化。这项研究发表在《地球物理研究杂志：行星》上。

这些模型采用了新的计算方法，可以捕捉到岩浆在地幔中结晶时亚铁(还原铁)和三价铁(氧化铁)的行为。研究小组用不同的初始岩浆海洋深度和化学组成测试了该模型，以查看哪种组合可以形成他们所知道的早期地球和火星周围的大气层。

研究人员发现，对于地球而言，以浅层岩浆海为起点的模型比以完全熔融的地幔为起点的模型更准确。浅层岩浆海可能表明地幔只是部分熔融，也可能表明地幔已完全熔融并从中间开始凝固，而最内层和最外层仍保持熔融状态一段时间。

对于火星来说，没有一个模型能够与先前关于这颗红色星球早期大气的研究结果相一致，除非最初的岩浆成分中的三价铁含量低于人们认为的含量。

这些发现有助于更深入地了解地球和火星等岩石行星的形成方式，同时也强调了对熔岩中铁的行为进行更多实验研究的必要性。

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