2023年2月15日，美国亚利桑那州立大学研究团队在《自然》（Nature）杂志发文《由地核所导致的地球核幔边界地震波速度异常》（Core origin of seismic velocity anomalies at Earth’s core–mantle boundary）称，模拟外地核高温高压条件完成的对铁氢合金液体中富硅晶体形成过程的实验观察显示，外地核中富硅沉积在增加，从而证实了核幔边界超低速带（ULVZs）的核源机制。

地球外核由2000km厚的液态铁合金层组成，尽管距离地表深达3000km，但因其是地球磁场产生的区域，所以仍然影响着地表的宜居性。地震探测可以在地球核幔边界发现精细尺度的异常，通常认为ULVZs和地核刚性带是与地幔有关的过程，但是其形成的可能的核源机制知之甚少。有研究提出地球内核刚性带是由于外核轻元素沉积所致，但目前尚不清楚是什么过程导致了这种沉积。

为此，亚利桑那州立大学的研究人员模拟外地核高温高压条件对铁氢合金液体中富硅晶体形成过程进行了实验观察。在该实验中，铁硅合金被装入氢-氩混合气体中。然后，样品被压缩至金刚石砧室中心的预期压力。在高压下，利用先进光源（Advanced Photon Source）激光束将样品加热至核心温度。研究人员称，创造足够高的温度在高压下熔化氢中的铁合金是非常困难的，原因是氢气会破坏金刚石砧，导致实验失败。为此，研究团队专门开发了一种新的方法，在加热过程中将氢与氩气混合。氩气不会与样品发生反应，但会抑制氢扩散到金刚石砧中，从而能够实现实验所需的极端条件。

由于晶体中含有足够的硅，因而它比铁氢合金液体轻，因此晶体会在液态铁金属中上升（而非下降）。这种现象导致在金属地核和岩石地幔之间的边界处形成富含硅的沉积层，这便是地震成像研究中所发现的许多神秘的精细尺度结构的成因。

研究人员指出，如果硅和氢是地球外核中两种主要的轻元素且丰度适当，这样的富硅沉积就会出现。在核幔边界的核侧发现的核刚性区可能就是富硅沉积层。如果对流的地幔能够捕获一部分上升的富硅晶体，它们可能会在地幔的最底层表现为具有极低地震波速的精细尺度结构，从而可以解释ULVZs的形成。同时，研究还预测，富硅沉积从最外层的核区域开始，随着地球的进一步长期冷却，这种沉积可以发展到更深处。该研究不仅为深入认识地球内部结构开辟了新路径，而且也可以用于解释海洋岛屿玄武岩中类似核的钨同位素特征（与沉淀相平衡的物质被与ULVZs相连的地幔柱带到了上地幔）。