中国科学技术大学教授李云国团队通过第一性原理自由能计算揭示了火星核和火星幔的分异过程，发现火星的核幔分异发生在远超先前估计的高温高压条件下。这对理解火星的内部结构与长期演化具有重要意义。相关研究成果日前在线发表于《科学通报》。

核幔分异是类地行星历史上规模最大的物质重组过程，奠定了类地行星的长期演化格局，对理解火星的形成及演化至关重要，也为认识地球等类地行星的演化规律提供了重要参考。目前，科学家对火星核幔分异的了解主要基于对火星陨石中中度亲铁元素的研究，依据这些元素在高温高压条件下的分配行为推测火星核幔分异的条件。然而，受限于数据的稀缺性以及火星核成分的不确定性，这一过程至今无法得到明确约束。

研究团队通过分析氧化铁在核与幔物质间的分配行为，结合美国“洞察”号火星探测器提供的最新火星化学组成数据约束，对火星的核幔分异过程进行了重新评估。

研究采用了第一性原理热力学计算方法，模拟了液态铁与硅酸盐熔体之间的氧化铁分配系数，结果与现有低压实验数据基本一致，厘清了温度、压力、氧逸度和硫元素对分配行为的影响。

研究团队根据这些结果以及火星氧化还原状态对核幔分异模式条件进行了约束，发现火星的核幔分异发生在超过2440K的温度和14至22GPa的压力下。虽然这些估计值高于先前的报道，但与火星陨石中的中度亲铁元素丰度及火星聚积模型的研究结果相符。

研究人员介绍，这项研究不仅修正了人们对火星核形成条件的认识，还为未来的行星形成模型提供了新的研究视角。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.11.046

（原载于《中国科学报》 2024-12-24 第1版 要闻）