中国科学技术大学的李云国教授团队近期宣布，他们在研究火星内部结构方面取得了关键性进展。这项成果已于本月早些时候在《科学通报》期刊上发表，为理解火星乃至其他类地行星的演化提供了新的视角。
李云国教授的研究团队利用先进的第一性原理自由能计算方法，深入探讨了火星内核与地幔分离的过程，即核幔分异。他们发现，这一过程发生在比先前估计更高温度和压力的环境中。核幔分异是类地行星演化过程中的一次重大物质重组，对行星的长期演化具有决定性影响。因此，这一发现对揭示火星的形成和演化机制具有重要意义。
研究团队指出，以往科学家主要通过分析火星陨石中的元素含量来推测火星核幔分异的条件。然而，由于火星陨石样本有限且火星核的具体成分不明，这种方法存在很大的不确定性。为了克服这一难题，李云国教授团队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氧化铁的分配系数。
这项研究结合了美国“洞察”号火星探测器提供的火星化学组成数据，对火星的核幔分异过程进行了重新评估。研究结果显示，火星的核幔分异发生在超过2440K的温度和14至22GPa的压力下。这些估计值高于先前的报道，但与火星陨石中的元素丰度及火星聚积模型的研究结果相符。
“洞察”号火星探测器自2018年成功发射并着陆以来，为科学家提供了大量宝贵的火星数据。2019年，该探测器首次探测到火星震信号，研究人员利用这些信号结合地球物理学和矿物学方法，首次精确测定了火星核的大小和状态，并对火星核中轻元素的含量进行了限制。研究发现，火星液态核心的密度较低，且火星核中存在显著的氧含量。
李云国教授团队的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。通过模拟液态铁与硅酸盐熔体之间的氧化铁分配系数，他们厘清了温度、压力、氧逸度和硫元素对分配行为的影响，为深入理解火星核幔分异过程提供了有力支持。
研究团队还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。他们的研究不仅有助于揭示火星的内部结构和长期演化规律，还为研究其他类地行星的演化提供了重要参考。
这一研究成果的发表标志着中国在行星科学研究领域取得了重要进展。李云国教授团队的研究方法和技术手段为未来的行星科学研究提供了新的思路和方向。
随着人类对宇宙探索的不断深入，对行星内部结构和演化机制的理解将越来越重要。李云国教授团队的这项研究不仅为揭示火星的奥秘提供了有力支持，也为未来的行星探测和研究奠定了坚实基础。
