想要透過地殼、上地幔、下地幔和地核等構成地球的層層結構向下觀察絕非易事。畢竟，地球上並沒有一個可以隨時提供研究的橫截面。

現在，科學家們認為他們在下地幔中發現了一種新的礦物，這一部分佔地球總體積的55%。

上圖：地幔鈣鈦礦的原子級晶體結構從左到右依次為：橋錳礦、新型鈣鈦礦、達維毛石。

事實上，我們已經知道了該層（下地幔）的三種主要礦物（橋錳礦、鐵方鎂石和

達維毛石

），但是，很可能還有另一種。在很長的一段時間以來困擾研究人員的是，由於橋錳礦和

達維毛石

的晶體結構相似（技術上稱為鈣鈦礦結構），理論上它們應該在高溫下融合在一起。

然而，之前的實驗並沒有證明這一點。

亞利桑那州立大學的地球科學家 Dan （Sang-Heon） Shim 說：“儘管

達維毛石

和橋錳礦的原子尺度結構非常相似，但為什麼它們沒有合二為一呢？

20年來，這個問題一直讓研究人員著迷。

”

“人們已經做了很多嘗試來尋找這兩種礦物融合的條件，但實驗的答案一直是兩種不同的礦物。這就是我們覺得在實驗中需要一些新的新想法的地方。”

透過在一個特殊的房間裡進行一系列高壓加熱實驗，研究人員試圖模擬整個下地幔的條件。至關重要的是，它們的升溫速度非常快，在不到一秒的時間裡達到了1650到1925攝氏度（3000到3500華氏度），然後又上升到了2800攝氏度左右。

這些小的受熱樣品（現在的溫度代表了下地幔最頂層到下地幔深處的溫度），將透過X射線成像來觀察其礦物結構。出乎意料的是，在接近2000攝氏度或更高的溫度下，一種鈣鈦礦礦物被發現形成了，它是

達維毛石

和橋錳礦的組合。

這表明，由於溫度和壓力更大，下地幔的較深部分與較淺部分具有不同的礦物混合。較深部分的

達維毛石

和橋錳礦的組合，會增加一種額外的礦物需要考慮，研究人員認為鐵可能扮演著重要的角色。

密歇根州立大學的礦物學家 Byeongkwan Ko 說：“人們認為，鈣和鎂（分別是

達維毛石

和橋錳礦的主要陽離子）之間的較大尺寸差異，應該會阻礙這兩種礦物的合併。但我們的研究表明，它們可以在炎熱的環境中克服這種差異。”

地球的地幔以前比現在熱得多，這表明鈣鈦礦礦物的合併應該更普遍，因此地質成分隨著時間的推移發生了顯著的變化。

這些發現與之前的研究結果相吻合，即下地幔的性質隨著深度的增加而改變。這是未來的研究將能夠進一步分析的東西 —— 包括它的當前狀態和過去的狀態。

研究人員在他們發表的論文中寫道：“我們的發現需要修訂深層地幔礦物學模型，並將對我們理解該區域的組成、結構、動力學和演化產生影響。”

這項研究發表在《自然》雜誌上。

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