镁的最早起源时间可以追溯至42亿年前（Tarduno）

地核高热导率的后果是标准模型中的能量通过热传导耗散掉，因此没有足够的能量来驱动对流，从而导致地磁场能量严重不足。这个问题被称为“新核心悖论”（New Core Paradox; Olson, 2013）.

这一假说巧妙地将地球早期的大撞击、核幔分异、岩浆海洋演化、地磁成因等重大事件结合起来。该假说的核心是镁的溶解度是否具有很强的温度依赖性，以及镁的沉淀是否可以开始为 35 亿年前的地磁场提供足够的能量。活力。对于这些关键问题，仍然存在很多争议（eg Badro et al., 2016; Du et al., 2017）. 以及镁的沉淀是否可以开始为 35 亿年前的地磁场提供足够的能量。活力。对于这些关键问题，仍然存在很多争议（eg Badro et al., 2016; Du et al., 2017）. 以及镁的沉淀是否可以开始为 35 亿年前的地磁场提供足够的能量。活力。对于这些关键问题，仍然存在很多争议（eg Badro et al., 2016; Du et al., 2017）.

中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室硕士生刘伟义和导师张义刚通过第一性原理分子动力学获得了大量镁分配系数数据计算。研究早期地球的形成和演化。结果表明，镁的分配系数强烈依赖于温度（图1)）。根据得到的镁平衡常数与温度的关系，结合基于古地磁数据的地核热演化模型，他们发现镁可以在35亿年前开始降水（图2a）并提供充足的能量对于地磁场（图2b）。他们进一步模拟了镁沉淀产生的磁场随时间的演变，发现它与古地磁强度的长期变化非常吻合。本研究对地球早期地磁场强度的变化提出了一种新的解释机制，即磁场强度先突然增大后逐渐减小硅酸镁溶解度硅酸镁溶解度，这可能代表了镁沉淀产生的磁场的典型特征，而随后突然增加的磁场可能代表内核。开始形成，地磁场获得了新的能量来源。在此基础上，他们建立了早期地核演化的图景（图3）.

研究成果发表在国际学术期刊《地球与行星科学快报》上。该研究得到了中国科学院先导项目B和国家自然科学基金的资助。

图 1 镁的平衡常数与温度的关系图。平衡常数由 MgOSil=MgMet+OMet 决定，其中 MgOSil 代表硅酸盐或氧化物中的 MgO，MgMet 和 OMet 分别代表液态铁中的 Mg 和 O。蓝色圆圈代表以往高温高压实验的数据，红色圆圈是本次实验得到的数据。黑线是得到的镁平衡常数与温度的回归。在高温下，硅酸盐中的 MgO 倾向于将 Mg 和 O 形成液态铁。

图2 (a) 地核初始镁含量与镁析出时间的关系。富氧核心的起始轻元素含量为 5 wt% O 和 2 wt% Si，核心的其他起始轻元素含量通过假设氧含量与硅含量的固定比率确定 2. 7. 在初始芯组成固定的情况下，镁含量越高，镁析出时间越早。三角形代表 35 亿年前降水开始的条件。正方形代表开始于 13 亿年前的降水。(b) 堆芯初始镁含量与镁沉淀驱动堆芯发生器产生的欧姆耗散熵之间的关系。为了驱动发电机，至少需要 20 MW/K 的欧姆耗散熵，对应于图中的蓝色虚线。当初始硅含量大于8 wt%，初始镁含量大于1.8 wt%时，镁可以在35亿年前开始沉淀，为地磁场提供充足的能量。Jupiter-Saturn Grand Tack 模型可以生产超过 8 wt% 的核心起始硅含量。大于 1.8 wt% 的核心起始镁含量可以通过火星大小的大撞击挤入起始核心。50亿年前，为地磁场提供充足的能量。Jupiter-Saturn Grand Tack 模型可以生产超过 8 wt% 的核心起始硅含量。大于 1.8 wt% 的核心起始镁含量可以通过火星大小的大撞击挤入起始核心。50亿年前，为地磁场提供充足的能量。Jupiter-Saturn Grand Tack 模型可以生产超过 8 wt% 的核心起始硅含量。大于 1.8 wt% 的核心起始镁含量可以通过火星大小的大撞击挤入起始核心。

图3 地核早期演化模型。白色菱形代表布里奇曼岩，蓝色方块代表方镁石，紫色圆点代表核心沉淀物。黑色箭头代表磁场。红色箭头代表地核中的对流。蓝色的 s 形曲线代表地核的冷却速度。(a) 从地球早期到42亿年，岩浆洋结晶度不到60%，岩浆洋迅速冷却，对应地核的快速冷却间隔。快速冷却释放的热能驱动对流产生磁场。(b) 4.2～35亿年前，岩浆海洋结晶度大于60%，地核开始缓慢冷却，并且可能存在弱磁场。(c) 从 3.5 到 13 亿年，开始以氧化镁为主的硅酸盐或氧化物沉淀，地磁场再次变强。在随后的历史演化过程中，降水量逐渐减少，地磁场强度逐渐减弱。(d) 最后，在 13 亿年，内核开始形成，内核发电机获得新能源，地磁场再次变强。上述演化步骤可以与古代地磁场强度的演化一一对应。降水量逐渐减小，地磁场强度逐渐减小。(d) 最后，在 13 亿年，内核开始形成，内核发电机获得新能源，地磁场再次变强。上述演化步骤可以与古代地磁场强度的演化一一对应。降水量逐渐减小，地磁场强度逐渐减小。(d) 最后，在 13 亿年，内核开始形成，内核发电机获得新能源，地磁场再次变强。上述演化步骤可以与古代地磁场强度的演化一一对应。