根据今天（11月6日）发表在《自然》杂志上的一项研究，早期地球的熔岩海洋像布丁蛋糕一样分层。
研究人员认为，在形成月球的巨大撞击之后，地球最初的数千年覆盖着岩浆。现在，由于一项将玄武岩岩石带到有史以来最高压力的实验，科学家们认为这个熔岩海是分层的，分为较轻和较重的层。
这些测试旨在模拟地球地幔最深处的条件，地幔是地球铁核和寒冷、多皱地壳之间的厚层区域。今天，地幔主要是固体岩石，但科学家认为，在地球形成后不久，地幔主要是液态。但是，关于岩浆海洋的大小以及岩浆海洋冷却需要多长时间存在激烈的争论。地球历史上这个猛烈时期的证据很少，因此科学家依靠实验和计算机建模来重现过去。
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为了在与地幔深处相同的条件下熔化岩石，由巴黎皮埃尔和玛丽·居里大学的地球物理学家克莱斯特·桑卢普领导的团队将强大的X射线照射到一块微小的玄武岩薄片上，同时将其挤压在金刚石尖的砧座之间。
桑卢普说：“像玄武岩岩浆这样的硅酸盐液体在地球深处演化的所有阶段都起着关键作用，从数十亿年前的地核和地壳形成到今天的火山活动。” 虽然没有人知道古代岩浆海洋的确切组成，但玄武岩熔岩从地幔喷发出来，例如夏威夷，以及从海洋扩张脊喷发出来。通过地球地幔的地震波表明，超密集的液态岩浆隐藏在靠近地核的最深地幔中。“超低速区域比周围的完全结晶地幔密度高10％，”桑卢普告诉《生命科学》。
研究人员发现，在实验过程中，当压力超过35吉帕斯卡（GPa）时，玄武岩中最常见的成分之一变得更加致密。（吉帕斯卡是压力单位。35吉帕斯卡的压力相当于地球中约560英里或900公里的深度。）
测试表明，随着压力的增加，围绕硅的氧原子重新排列，将六个原子而不是四个原子排列在硅周围。就像游客在新年前夜涌入纽约市的时代广场一样，这种原子紧密堆积使液态玄武岩更加致密。玄武岩的密度从低压下的每立方厘米约2.7克增加到60 GPa（约930英里或1500公里深度）时的几乎5克/立方厘米。地幔厚度为1800英里（2900公里）。
根据实验结果，该团队认为，类似的致密岩浆可能在早期地球的深地幔中渗出。由于它如此致密，因此随着液态熔岩海洋的冷却，结晶岩石会漂浮在表面，无法落入密度更大的岩浆中。桑卢普说，在这个可能高达185英里（300公里）厚的结晶岩盖层之上，是另一层密度较低的岩浆。
冷却的岩石会像毯子一样，将热量困在下地幔中。“这种结晶层会减慢冷却速度，充当更深层岩浆海洋的绝缘体。因此，与单一岩浆海洋相比，整个地幔需要更长的时间才能结晶，”桑卢普说。
电子邮件贝基·奥斯金或在推特上关注她@beckyoskin。在生命科学上的原始文章
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