中国团队高压实验：硅酸盐熔体可储存超5%额外氧，AI模拟解释机制

据 IT之家 10 月 23 日报道，中国学者领衔的一项研究发现，高压下的硅酸盐熔体能够容纳超出传统化学计量预期的“额外氧”，并可能在岩浆上升、压力降低时将其释放。相关成果发表于《国家科学评论》，结合高压实验与深度神经网络辅助模拟，为理解约 25 亿至 20 亿年前的大氧化事件提供了一条新的深部机制线索。不过，这并不意味着岩浆已被证实是早期大气氧增长的主要来源。

高压下，岩浆能多装多少氧？

传统计算通常根据硅、镁、铁等元素的丰度与价态确定岩浆中的氧含量，氧本身长期未被视为可独立溶解的挥发性组分。北京高压科学研究中心林彦好、毛河光领衔的团队，联合西北工业大学牛海洋及阿姆斯特丹自由大学 Wim van Westrenen 等研究者，对这一假设进行了检验。

团队合成洋中脊玄武岩，在 1200 至 1800 摄氏度、1 个大气压至 7 吉帕斯卡条件下开展熔融实验，并向部分样品加入氧化铂以营造富氧环境。熔体快速冷却成玻璃后，研究者测量其组成，扣除化学计量所需及水、二氧化碳中的氧，将剩余部分定义为“额外氧”。

• 常压条件下，额外氧接近于零。
• 在 7 吉帕斯卡下，富氧样品的额外氧达到 5.2 ± 0.2 wt.%。
• 未添加氧化铂的对照实验中，额外氧为 0.2 至 0.5 wt.%。

拉曼光谱未在玻璃中发现气态氧信号，支持额外氧进入硅酸盐网络、而非仅以气泡形式被包裹的解释。研究还指出，部分氧可能在快速冷却时逃逸，因此测量结果可能只是实际储氧能力的下限。

AI模拟的价值：补充实验难以直接观察的原子机制

牛海洋团队采用基于深度神经网络原子间势的模拟，研究氧如何进入熔体结构。结果显示，随着氧含量增加，氧原子的电荷分布范围变宽，少量氧原子之间形成过氧化物型键，为额外氧的容纳提供了微观解释。

这体现了AI辅助科学研究中“实验发现、模拟解释”的协作路径。但模拟使用的是简化镁—硅—氧体系，所得绝对氧含量低于玄武岩实验；它复现了储氧量随压力升高而增加的趋势，并不等于完整重建了真实岩浆。

对大氧化事件意味着什么？

研究提出，氧化性较强的地幔区域所形成的岩浆，可能在深处装载额外氧，上升减压后再释放，进而氧化浅部地幔、地壳和大气。大氧化事件与部分大火成岩省活动在时间上重叠，使这条路径值得进一步研究。

基于实验的粗略估算，如果相关时期全球规模的岩浆活动释放其重量 0.27% 的额外氧，供应量便可相当于今天大气中的氧总量。但量级估算不等于地质过程已获验证：这一比例并非某次喷发的实测值，时间重叠也不足以证明因果。对科技读者而言，更值得关注的是高压实验与AI原子模拟如何共同检验旧假设，而非把新机制直接当作地球氧气起源的最终答案。