研究生知识库

月壤、宇宙球粒、富钙铝包体和行星总成分中都观测到有同位素异常分馏信号，这被认为是硅酸盐熔体气化过程中发生了同位素分馏的结果。同位素分馏的大小由平衡同位素分馏和动力学同位素分馏两种机制决定。我们提出一个不基于蒸发系数的两端元模型来描述气化过程的同位素分馏。在端元一，气体扩散逃离速率远小于界面处气液平衡速率时，气液平衡同位素分馏和气体扩散动力学同位素分馏共同控制着剩余熔体的同位素组成；在端元二，气体扩散逃离速率远大于界面处气液平衡速率时，蒸发动力学同位素分馏控制着剩余熔体的同位素组成。在模型中，高温硅酸盐熔体和蒸气间的平衡同位素系数 是讨论同位素分馏所需的一个基本参数，但这一平衡 很难在实验中标定.我们考察了MgSiO3 熔体-蒸气和 Mg2SiO4 熔体-蒸气两个体系，通过第一性原理分子动力学(FPMD)和Bigeleisen-Mayer 高温近似式分别计算了两个体系的熔体-蒸气平衡 Mg 同位素分馏。我们发现在温度为 2500K 时，MgSiO3和 Mg2SiO4 熔体的 25Mg 比它们各自的 蒸 气 偏 正 0.141±0.004 ‰ 和 0.143±0.003 ‰ ， 对 应 的 26Mg 分别偏正0.270±0.008‰和 0.274±0.006‰。根据高温近似式和力常数计算结果我们得出MgSiO3 熔 体 - 蒸气和 Mg2SiO4 熔 体 - 蒸气体系 的 等式分别为：和 ，其中 为轻同位素 24Mg 的质量， 为重同位素 25Mg 或 26Mg 的质量。这些结果提供了一个理解行星形成和演化过程镁同位素分馏和讨论气化过程镁同位素分馏机制的重要参数。