行星，是生命赖以生存的家园。不同类型的行星，有着不同的元素组成、结构特点和形成方式。天文学家对太阳系外行星大气成分中稀有同位素的观测，有望帮助我们揭开行星形成之谜。
我们赖以生存的星球从何而来？这个问题一直在吸引着人类不断探索。从太阳系的视角出发，科学家们初步构建起了行星形成的图景：分子云中的致密区域，由于自身引力塌缩形成恒星，而其周围的气体与尘埃则在角动量的作用下形成盘状结构，即原行星盘。
在这一过程中，微米尺度的尘埃颗粒相互碰撞、聚合，形成厘米至公里大小的固体团块，并进一步生长成为行星胚胎或气态巨行星的内核。行星胚胎继续碰撞合并，形成类地行星的雏形。当行星胚胎质量足够大时，它们开始迅速吸积气体，从而形成类木行星。尽管一些细节尚未明晰，但这一核吸积模型有效地解释了太阳系形成的大致过程。
我们身处的银河系中有千亿颗与太阳相似的恒星，它们周围是否也存在着同我们太阳系类似的行星系统，甚至另一个地球？它们又是如何形成的？那里是否孕育了生命？尽管几个世纪以来一直有关于太阳系外行星和外星生命的猜测，但直到三十年前第一颗系外行星的发现，天文学家才得以一窥太阳系之外多样的世界。系外行星研究的飞速进展使得这一切不再仅存在于科幻作家的幻想中。
迄今为止，已有超过五千个系外行星得到确认，并有一万多个候选体有待证实。而最为出乎意料的是，这些系外行星与太阳系内的行星大相径庭。有些围绕宿主恒星极近，有些质量极大，距离恒星极远。面对如此丰富多样的系外行星系统，传统的行星形成理论面临着前所未有的挑战与新的视角。
揭示行星形成的一个重要观测途径，是探测行星大气的化学组成。大气中碳和氧元素的相对丰度提供了关于行星形成机制的宝贵线索。
这是因为，原行星盘内不同位置的温度随着半径的增加而降低，携带碳和氧元素的气体分子如二氧化碳、水、一氧化碳会依次冻结到尘埃颗粒表面，由气相转变为固相，从而改变盘内气体和固体中的相对丰度，使其随温度梯度而变化。因此，在原行星盘内不同距离形成的行星，其大气中的元素丰度将显示出不同的特征，从而帮助我们限定行星形成的路径与位置。
同位素是指有着相同质子数、不同中子数的原子。例如，包含6个质子以及6个中子的碳原子是最常见的碳-12，但也有碳原子含有7个或8个中子，称为碳-13、碳-14。虽然它们的化学性质相近，但各种同位素的形成过程和对环境的反应却不尽相同。因而，同位素被广泛应用于各种研究领域。天文学家亦利用同位素来研究恒星与星际介质的演化。
对于太阳系内同位素比值的测量启发了研究者们对系外行星中同位素的研究兴趣。
大气中的各种原子、分子以其独特的方式吸收不同波长的光线。通过观测系外行星的光谱，即光在不同波长的强度，我们可以研究大气的化学成分。但探测遥远的系外行星大气中的同位素绝非易事。一方面，来自行星大气微弱的光被掩盖在其太阳的光辉中，因而需要利用大型望远镜设备来收集信号。另一方面，携带稀有同位素的分子含量通常远低于主要同位素，且两者的光谱吸收特征又极为相似，因而要求极高的光谱分辨率来区分它们。
系外行星同位素的测量，为研究系外行星大气与行星形成理论之间的关联开辟了一条新的路径，有望成为补齐行星形成图景的一块关键拼图。如今，天文学家们陆续将同位素观测扩展到更多样化的、不同性质的系外行星系统中，并测量更多不同元素的同位素，如氢、氮、氧等。詹姆斯·韦伯空间望远镜以及地面大型望远镜也将为系外行星大气成分的准确测量提供广阔的前景，帮助我们向揭秘行星起源更进一步。