美国能源部劳伦斯利弗莫尔国家实验室与斯坦福大学等机构的研究团队近日宣布，他们在常温常压条件下成功合成了一种原本只在极深地下高压环境中存在的稀有矿物——硅酸盐钙钛矿（CaSiO₃ perovskite）。这一成果突破了传统认知，为理解地球内部物质组成与演化提供了新的实验手段。
硅酸盐钙钛矿被认为是地球下地幔中最丰富的矿物相之一，可能占到下地幔体积的30%以上，对地球的热传导、地震波传播及整体动力学过程有重要影响。然而，由于它在地表条件下极不稳定，会迅速转变为其他结构，长期以来科学家只能依赖地震波数据间接推断其性质，或通过高温高压实验短暂制备样品进行研究。
在此次研究中，团队采用了一种创新的“动态压缩-快速淬火”方法，将样品在瞬间的高压状态下保持稳定，然后迅速冷却至常温常压，从而“冻结”住原本只能在深部地幔存在的高压晶体结构。借助同步辐射X射线衍射和高分辨率成像技术，研究人员确认所合成的矿物与天然硅酸盐钙钛矿在结构和化学成分上完全一致。
该方法不仅能在实验室中大量制备这种矿物，还可用于模拟和研究其他在地球深处形成、却在表面无法自然存在的物质。研究人员表示，这一突破将帮助地质学家更准确地校准地球内部模型，加深对板块运动、地幔对流以及地球磁场产生机制的理解。未来，类似技术或可拓展至行星科学研究，用于分析火星、金星等天体的内部结构与演化历程。
