萊斯大學的科學家將地球的氮歸因於月球到火星大小的天體的快速生長。一個特定星球上的生命前景不僅取決於它在哪裡形成，還取決於如何形成。像地球這樣在太陽系”宜居區域”內運行的行星，具有支持液態水和豐富大氣的條件，更有可能孕育生命。

根據萊斯大學科學家的研究，如果原料物質在分離成核心-地幔-地殼-大氣層之前迅速成長到月球和火星大小的行星胚胎周圍，就可以形成含氮的類地行星。如果金屬-矽酸鹽分化的速度比行星胚胎大小的物體的生長速度快，那麼固體儲層就不能保留很多氮，從這種原料中生長出來的行星就會變得極其貧氮。

事實證明，該行星是如何形成的也決定了它是否捕獲和保留了某些揮發性元素和化合物，包括氮、碳和水，這些元素和化合物產生了生命。

在《自然-地球科學》上發表的一項研究中，萊斯大學的研究生和主要作者Damanveer Grewal和Rajdeep Dasgupta教授闡明，物質加入原行星的時間和原行星分離成不同層次的時間，包括金屬核心、矽酸鹽地幔外殼和大氣包層，在一個稱為行星分化的過程中，這其間的競爭決定岩質行星保留哪些揮發性元素至關重要。

萊斯大學地球化學家分析了共存金屬和矽酸鹽的實驗樣本，以了解當它們被置於類似於分化的原行星所經歷的壓力和溫度下時，將如何發生化學作用。他們以氮為代表，推測一個星球如何聚集在一起對它是否捕獲和保留對生命至關重要的揮發性元素有影響

研究人員用氮氣作為揮發性物質的代理，表明大部分氮氣在分化過程中逃到原行星的大氣中。這些氮隨後隨著原行星的冷卻或在其成長的下一階段與其他原行星或宇宙體的碰撞而流失到太空中。

這個過程耗盡了岩質行星大氣層和地幔中的氮，但是如果金屬核心保留了足夠的氮，那麼在類地行星的形成過程中，它仍然可能是氮的重要來源。

萊斯大學的高壓實驗室捕捉到原行星分化的行動，以顯示氮對金屬核心的親和力。通過將含氮金屬和矽酸鹽粉末的混合物置於近3萬倍的大氣壓力下，並將它們加熱到超過其熔點，來模擬高壓-溫度條件。嵌入回收樣品的矽酸鹽玻璃中的小金屬塊是原行星核心和地幔的各自類似物。

利用這一實驗數據，研究人員建立了熱力學關係模型，以顯示氮氣如何在大氣、熔融矽酸鹽和核心之間分配。從而計算出氮氣如何通過時間在原行星體的不同儲層之間分離，最終建立一個像地球這樣的宜居行星。

萊斯大學研究生Damanveer Grewal（左）和地球化學家Rajdeep Dasgupta在實驗室裡討論他們的實驗，他們在實驗室裡壓縮複雜的元素混合物以模擬原行星和行星深處的條件。在一項新的研究中，他們確定一個行星如何聚集在一起對它是否捕獲和保留生命所必需的揮發性元素，包括氮、碳和水有影響。

他們的理論表明，地球的原料材料在完成分化為熟悉的金屬-矽-氣體水汽排列的過程之前，迅速增長到月亮和火星大小的行星胚胎周圍。

一般來說，他們估計這些胚胎在太陽系開始後的1-2百萬年內形成，遠遠早於它們完全分化的時間。如果分化的速度比這些胚胎的增殖速度快，那麼由它們形成的岩質行星就不可能增殖出足夠的氮，以及可能的其他揮發性物質，這對於發展支持生命的條件至關重要。通過行星胚胎形成地球大小的行星，這將是一個巨大的挑戰。