类地行星形成过程中铁与岩石的高温混溶性

类地天体的吸积及其硅酸盐/氧化物幔与铁核的分异，为将其内部加热到远高于当今地球的温度提供了丰富的能量。分异对行星结构和成分的影响，通常仅考虑熔融铁与不混溶的“岩石”相的相互作用。我们证明，在液态或固态 MgO 与液态铁的代表性体系中，混合成单一均匀液相的过程发生在足够低的温度下，以至于可以在一次巨大撞击之后出现。将热力学积分技术应用于密度泛函理论分子动力学模拟，我们确定了 Fe-MgO 体系在高达 400 GPa 压力下的溶离线闭合温度。溶离线闭合在低压下发生于约 4000 K，并具有弱的正压力依赖性，因此其相对于深度的梯度比绝热温度剖面更平缓。这预言了在最剧烈的巨大撞击之后存在一种新的核幔分异模式，即铁从混合物中出溶开始于行星的外层。我们证明，高温平衡导致名义上不溶的富镁物质被输运至早期地核。由于 MgO 是低温下在铁中溶解度最低的主要地幔组分，这些结果可能代表了类地行星中混合温度的一个上界。