地球上每一个活着的细胞里，都有两种元素在默默干活：磷，负责搭建DNA和RNA的骨架，掌管遗传信息的存储和传递，也参与细胞的能量交易；氮，构成蛋白质的核心材料，没有它，细胞连最基本的结构都搭不起来。少了其中任何一种，无机物永远不可能跨过那道门槛变成生命。

问题在于，一颗行星上到底有多少磷和氮可以用，并不是随机分配的。它在行星诞生的头几百万年里就被决定了。准确说，是在行星形成地核的那个阶段。

行星刚诞生时是一团滚烫的熔融岩石。在这团炽热的液体里，一场大规模的“分拣”正在发生：铁之类的重金属往下沉，最终聚在中心形成地核；较轻的物质浮在外层，冷却后变成地幔和地壳。磷和氮的命运，就在这场分拣中被决定。

关键变量只有一个：氧。

苏黎世联邦理工学院的博士后克雷格·沃尔顿（Craig Walton）和教授玛丽亚·舍恩贝希勒（Maria Schönbächler）领导的团队，最近在《自然·天文学》上发表了一项研究，用大量模拟计算揭示了一个残酷的事实：氧含量稍有偏差，生命的基本原料就会彻底丢失。

如果地核形成时氧太少，磷会和铁“抱团”，一起沉到地核深处，从此与地表无缘。而如果氧太多呢？磷倒是能留在地幔里，氮却会更容易逃逸到大气中，最终散失到太空。

两头都是死路。磷和氮能同时大量留在地幔中的条件，只存在于一个极其狭窄的中等氧含量区间。研究者称之为“化学宜居带”。

46亿年前，地球的氧含量恰好落在这个窄带里。沃尔顿说得很直白：“如果当时氧多一点或少一点，地球上就不会有足够的磷或氮来支撑生命的诞生。”

而火星就没这么走运。根据研究团队的模拟，火星形成地核时的氧含量偏离了这个窄带。它要么锁死了磷，要么弄丢了氮。即便火星表面曾经有过河流，那也是一片缺乏肥料的死水。

这个发现直接冲击了天文学界寻找外星生命的思路。过去几十年里，“跟着水走”几乎是搜寻宜居行星的唯一策略。但沃尔顿和舍恩贝希勒的研究说明，光有水远远不够。一颗行星可以有海洋、有适宜的温度、有大气层，表面上看起来一切完美，但如果它形成地核时氧含量不对，磷和氮早就被锁进了地核或散失到太空，化学层面上它从诞生那天起就是一颗死星。

好消息是，这个条件可以间接测量。行星的化学成分主要继承自它的母恒星，恒星的化学结构塑造了整个行星系统。天文学家用大型望远镜观测恒星的光谱，就能推断出它周围行星系统的化学环境。化学组成和太阳差异太大的恒星系统，大概率不值得花精力去搜寻生命信号。

这等于给搜寻范围画了一条更清晰的线。沃尔顿的建议很简单：我们应该优先寻找那些拥有类太阳恒星的行星系统。

银河系中有千亿颗恒星，但能让磷和氮同时留在行星表面的化学窗口窄得惊人，像地球这样在化学账本上算得一分不差的行星，可能并不常见。

我们能在这颗蓝色的星球上思考宇宙，本身就是那场远古化学豪赌中，最不可思议的一次大满贯。

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这幅艺术画描绘了年轻恒星周围气体尘埃盘画，新的行星可以从中诞生。它们的是否拥有生命所需的化学环境，取决于行星核心形成时的氧含量。图源：NASA-JPL

信源：Christoph Elhardt 写在 苏黎世联邦理工学院官网上的新闻稿 / The chemical habitability of Earth and rocky planets prescribed by core formation, Nature Astronomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-026-02775-z