氮是地球上生命的基本組成元素之一，但它的起源一直尚未弄清。近日，中國科學技術大學(以下簡稱“中國科大”)特任教授王文忠與國際學者合作，揭示了地球氮元素起源與早期演化之謎，為理解地球揮發份的起源提供了新的認識。

氮廣泛存在于眾多有機分子之中，對生命至關重要，但與地球初始增生物質相比，當前硅酸鹽地球(包括大氣、地殼和地幔)的氮含量相對較低，大約只有2ppm(百萬分之二)。深入研究地球中氮的增生演化歷史對認識地球生命相關元素的起源及宜居性演變具有重要意義。

氮同位素可用于示蹤地球揮發份在行星增生過程中的演化歷史，為研究類地行星揮發份的起源和演化提供了一種關鍵研究手段。然而，要有效利用這一工具，首先必須了解行星早期演化階段中氮同位素的分餾機制。王文忠教授采用第一性原理計算方法，研究了星云物質凝聚形成星胚過程中的氮同位素分餾，包括熔融揮發和核幔分異兩個階段。

研究發現，在早期太陽系星云中氫氣尚未完全散失的條件下，熔融揮發使得星胚富集14N，而核幔分異則導致15N在硅酸鹽熔體中富集。該研究揭示了早期星胚熔融揮發和晚期富揮發份物質的增生兩個關鍵階段共同決定了硅酸鹽地球中氮元素的豐度。