▲在岩石行星形成核心的初期，熔融金属通过岩石颗粒渗透进入行星的核心并最终形成金属质的核。
科学家们一直在思考，太阳系中包括地球在内的岩石行星是如何拥有金属核心的呢？近日，美国德克萨斯大学奥斯汀分校的一项最新研究表明，熔融的金属会通过岩石颗粒之间的微小通道向下渗透并进入到行星中心。该研究近日发表在PNAS上。
这一发现质疑了之前有关行星形成时，金属在高温高压下如何表现的实验和模拟。过去的研究结果表明，大部分熔融金属被困在岩石颗粒之间的空隙中。而新的研究表明，一旦这些分离的孔隙变得足够大并相通，熔化的金属就会开始流动，而且大部分能够沿着颗粒的边界渗透并通过地幔向中心积聚，形成一个金属质的核心，就像地球中心的铁质核心一样。
本研究的作者之一、来自美国地质科学院地球科学学院的副教授Marc Hesse说道：“我们发现，一旦熔融金属网相互连通，它们会持续连通直到几乎所有的金属都流入核心中。”
在这项研究中，研究人员开发了一种计算机模型，模拟了岩石颗粒间的熔融铁的分布、熔融铁熔化部分的百分比。研究人员发现，一旦金属开始流动，即使其熔体分数大幅下降，它也可以继续流动。这与之前的模拟结果相反。
“人们曾假设，在同样的熔体百分比下，断开之前已经连接的金融熔体，会存留大量的金属。” Hesse说道：“我们的发现是，金属熔体连接时和断开时不一定是一样的。” 根据计算机模型，当渗透停止时，初始的金属只有1%到2%会被困在硅酸盐地幔中，这与地幔中金属的数量是一致的。
研究人员指出，岩石颗粒的排列方式解释了颗粒间空隙的连通程度的差异。之前的研究使用了一种常用的、几何形状完全相同的颗粒。而这项工作使用了几何形状不规则的颗粒进行模拟，更接近于现实情况。
通过研究三维立体模型，研究人员发现，颗粒的几何形状对熔体连接有很大的影响。在形状不规则的颗粒中，熔体流道的宽度变化很大，即使在大部分金属流走的时候，那些较大的通道之间仍然保持着连接。
“我们这项研究的不同之处在于，使人们更加好奇，当熔体从多孔的、具有可塑性的岩石中流出的时候会发生什么。”研究人员说。
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