行星的形成过程决定了它们是否包含对孕育生命至关重要的元素

　　莱斯大学的科学家将地球的氮归因于月球到火星大小的天体的快速生长。一个特定星球上的生命前景不仅取决于它在哪里形成，还取决于如何形成。像地球这样在太阳系＂宜居区域＂内运行的行星，具有支持液态水和丰富大气的条件，更有可能孕育生命。
　　根据莱斯大学科学家的研究，如果原料物质在分离成核心-地幔-地壳-大气层之前迅速成长到月球和火星大小的行星胚胎周围，就可以形成含氮的类地行星。如果金属-硅酸盐分化的速度比行星胚胎大小的物体的生长速度快，那么固体储层就不能保留很多氮，从这种原料中生长出来的行星就会变得极其贫氮。
　　事实证明，该行星是如何形成的也决定了它是否捕获和保留了某些挥发性元素和化合物，包括氮、碳和水，这些元素和化合物产生了生命。
　　在《自然-地球科学》上发表的一项研究中，莱斯大学的研究生和主要作者Damanveer Grewal和Rajdeep Dasgupta教授阐明，物质加入原行星的时间和原行星分离成不同层次的时间，包括金属核心、硅酸盐地幔外壳和大气包层，在一个称为行星分化的过程中，这其间的竞争决定岩质行星保留哪些挥发性元素至关重要。
　　莱斯大学地球化学家分析了共存金属和硅酸盐的实验样本，以了解当它们被置于类似于分化的原行星所经历的压力和温度下时，将如何发生化学作用。他们以氮为代表，推测一个星球如何聚集在一起对它是否捕获和保留对生命至关重要的挥发性元素有影响
　　研究人员用氮气作为挥发性物质的代理，表明大部分氮气在分化过程中逃到原行星的大气中。这些氮随后随着原行星的冷却或在其成长的下一阶段与其他原行星或宇宙体的碰撞而流失到太空中。
　　这个过程耗尽了岩质行星大气层和地幔中的氮，但是如果金属核心保留了足够的氮，那么在类地行星的形成过程中，它仍然可能是氮的重要来源。
　　莱斯大学的高压实验室捕捉到原行星分化的行动，以显示氮对金属核心的亲和力。通过将含氮金属和硅酸盐粉末的混合物置于近3万倍的大气压力下，并将它们加热到超过其熔点，来模拟高压-温度条件。嵌入回收样品的硅酸盐玻璃中的小金属块是原行星核心和地幔的各自类似物。
　　利用这一实验数据，研究人员建立了热力学关系模型，以显示氮气如何在大气、熔融硅酸盐和核心之间分配。从而计算出氮气如何通过时间在原行星体的不同储层之间分离，最终建立一个像地球这样的宜居行星。
　　莱斯大学研究生Damanveer Grewal（左）和地球化学家Rajdeep Dasgupta在实验室里讨论他们的实验，他们在实验室里压缩复杂的元素混合物以模拟原行星和行星深处的条件。在一项新的研究中，他们确定一个行星如何聚集在一起对它是否捕获和保留生命所必需的挥发性元素，包括氮、碳和水有影响。
　　他们的理论表明，地球的原料材料在完成分化为熟悉的金属-硅-气体水汽排列的过程之前，迅速增长到月亮和火星大小的行星胚胎周围。
　　一般来说，他们估计这些胚胎在太阳系开始后的1-2百万年内形成，远远早于它们完全分化的时间。如果分化的速度比这些胚胎的增殖速度快，那么由它们形成的岩质行星就不可能增殖出足够的氮，以及可能的其他挥发性物质，这对于发展支持生命的条件至关重要。通过行星胚胎形成地球大小的行星，这将是一个巨大的挑战。