岩浆洋中的湍流金属 - 硅酸盐混合、破碎与平衡

地球的大部分是由星子与胚胎的高能撞击形成的，其中许多撞击体已经发生分异，拥有自己的金属核。地球化学数据提供了关于吸积时间和普遍物理条件的关键信息，但其解释 critically 依赖于核幔分异过程中金属 - 硅酸盐化学平衡的程度，而这一程度尚缺乏严格约束。有效的平衡要求源自撞击体核的大量铁与熔融硅酸盐混合至足够小的尺度，以允许快速的金属 - 硅酸盐质量传递。在此，我们利用流体动力学实验表明，落入岩浆洋的大型金属团块通过湍流夹带与熔融硅酸盐混合，夹带过程最终导致其破碎成液滴。在我们的实验中，致密流体在坠落距离等于其初始直径的 3-4 倍后发生破碎，此时已有相当体积的环境流体被夹带并与下落的致密流体混合。与通常的假设相反，我们证明金属相破碎成液滴对于有效平衡可能并非必要：湍流混合通过急剧增加金属 - 硅酸盐界面面积，可能在破碎发生之前就导致快速平衡。预测对于尺寸远小于岩浆洋深度的撞击体存在有效的再平衡。相比之下，对于撞击体核直径接近岩浆洋厚度的大型撞击，预测的再平衡程度要小得多。