星子蒸发过程中的近平衡同位素分馏

分异岩质天体中的硅和镁表现出重同位素富集，这被归因于部分或完全熔融星子的蒸发。我们评估了早期太阳系中星子蒸发的机制以及控制伴随同位素分馏的条件。在CAI形成后约1 Myr内吸积并由内部26Al衰变加热的天体，其表面能量平衡导致内部温度超过硅酸盐固相线，产生一个瞬态岩浆洋，其表面边界层厚度量级小于1米，将发生沉没。通过放射性同位素衰变（≥0.1%）足以形成岩浆洋的天体，即使在没有周围星云气体存在的情况下也能保留炽热的岩石蒸气。我们发现稳态岩石蒸气在数分钟到数小时内形成，是岩浆蒸发速率与大气逃逸速率之间平衡的结果。蒸发岩浆表面附近的蒸气压积累不可避免地导致气相与硅酸盐熔体之间接近平衡的同位素分配。对一个半径约700 km天体的近平衡蒸发过程进行数值模拟，得到对应于95%饱和度的稳态远场蒸气压。由于稳态岩石蒸气大气的形成和/或原恒星气体的存在，蒸气与熔体之间接近平衡的同位素分馏在行星形成过程中应当是常态。我们对地球整体的Si和Mg同位素组成进行建模，表明最佳拟合为碳质球粒陨石类源物质，在10,000至100,000年时间内向太阳原恒星盘氢气体中近平衡蒸发导致约12%的Mg损失和15%的Si损失。