研究团队利用第一性原理自由能计算揭示了火星地核与地幔分离的过程（核幔分异），并发现这一过程发生在远高于此前估计的高温高压环境中。这项研究对于了解火星的内部结构和长期演化，甚至其他类地行星的演化具有重要意义。
IT之家注：核幔分异是类地行星演化史上最大的物质重组过程。它决定了行星的长期演化格局。了解火星的核幔分化过程对于了解火星的形成和演化至关重要。也为研究地球等其他类地行星的演化提供了重要参考。
2018年，火星探测器成功发射并着陆。 2019年，探测器首次探测到火星地震信号。研究人员利用这些信号，结合地球物理学和矿物学方法，首次准确测定了火星核心的大小和状态，并限制了火星核心中轻元素的含量。基于任务的低频火星地震数据，研究发现火星液体核心的密度较低，并且火星核心中存在显着的氧含量。虽然轻元素含量存在不确定性，但结合核幔划分数据，有可能进一步约束火星核幔分异过程。
过去，科学家主要分析火星陨石中中度亲铁元素的含量，并根据这些元素在高温高压下的分布行为推测火星核和地幔分异的条件。但由于火星陨石样本数量有限，且火星核心成分不明，对这一过程的认识始终存在较大的不确定性。
李运国教授团队采用先进的第一性原理热力学计算方法，模拟了铁水和硅酸盐熔体（地幔的主要成分）之间氧化铁（FeO）的分配系数。该研究结合美国“洞察号”火星探测器提供的最新火星化学成分数据，重新评估火星核幔分化过程，取得重要突破。
该研究采用第一性原理热力学计算方法来模拟铁水和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，阐明了温度、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和火星的氧化还原状态对核幔分异模型条件进行了约束，发现火星的核幔分异发生在温度超过2440K、压力为14～22GPa的情况下。尽管这些估计值高于之前报道的水平，但它们与火星陨石中中等亲铁元素丰度以及火星积累模型的发现一致。
研究人员表示，这项研究不仅纠正了人们对火星核心形成条件的认识，也为未来行星形成模型提供了新的研究视角。
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