本报讯 近日,我校地球和空间科学学院吴忠庆教授课题组博士毕业生王文忠与李春辉博士合作,通过第一性原理计算,发现在太阳星云环境下,行星增生早期星胚(部分)熔融和挥发过程是地球贫挥发性元素的主因,为研究类地行星挥发性物质增生和演化提供重要启示。该成果发表在国际著名期刊Nature Geoscience上。
地球的挥发性元素(尤其是和生命相关的C、H、S、N)对行星形成、演化和可宜居性至关重要,其增生过程是地球和行星科学研究领域长期关注的难点问题。前人研究发现,相对于早期太阳系的物质组成,地球具有类似的难挥发性元素丰度,但非常亏损挥发性元素。目前学界关于地球挥发性元素的来源及其增生过程一直在争议。
由于早期地球记录极少被保留下来,通过早期地质样品直接研究地球挥发份的演化历史很困难。挥发性元素(例如硫)的稳定同位素为示踪地球的起源和演化提供了关键研究手段。王文忠等通过基于密度泛函理论的第一性原理计算获得了高质量的核幔间硫同位素分馏系数,发现核幔分异引起的硫同位素分馏几乎可以忽略不计。本研究表明,地球起源于富挥发份物质,早期挥发是地球建立现今挥发性元素组成的关键,这为学界研究类地行星挥发份物质的起源提供了新的视角。
第一作者为王文忠博士,通讯作者为王文忠博士和李春辉博士,中国科大为论文第一单位。合作者包括美国内华达大学拉斯维加斯分校黄士春教授和李敏博士、英国伦敦大学学院John Brodholt教授、美国卡耐基科学研究所Michael Walter教授、中国科大黄方教授和中国地质大学(北京)王水炯教授。
(地球和空间科学学院)