起初，一切都是尘埃和气体。至少有一段时间是这样——直到一个巨大的气体云，被称为太阳星云，在我们现在的太阳系逐渐凝聚。然后是太阳。最终，更靠近、更热的原行星聚集了周围漂浮的重金属，形成了类地行星（水星、金星、地球和火星），而更远的原行星则形成了气态巨行星（木星、土星、天王星和海王星）。
因此，地球如何拥有其易挥发化学物质——由氢等容易转化为轻质气体和蒸气的元素组成——一直是个谜。特别是，地球持续的稀有氦气供应，称为氦-3，一直是一个挑战。大部分氦-3是在大爆炸后不久产生的，而且在地球上不会再生。然而，海底的中脊每年仍稳定地向大气中泄漏约4磅氦-3。
两种理论占据主导地位。要么是地球的挥发物是由小行星带来的，要么是它们由彗星带来的。但还有一个更古老、更有争议的理论：美国新墨西哥大学稳定同位素中心主任、稳定同位素地球化学家扎卡里·夏普（Zachary Sharp）表示，太阳星云本身可能将原始氦-3带入了地球的核心。
星云起源
如果地球在太阳星云仍然完整的时候就已经获得了超过其最终质量的三分之一，那么它就会形成一个富含氢和氦的大气层。然而，夏普说，在高压下，这些气体可能溶解在覆盖地球表面的熔岩中——就像二氧化碳在高压下被迫溶解到苏打水中一样。从那里，氦-3可能穿过地球，甚至渗透到地球的核心。
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由于挥发性的氦-3很容易丢失到太空中，它的持续存在可能是地球历史的重要线索。夏普解释说，如果像以前所建议的那样，是由小行星或彗星带来的，“氦气只会丢失到太空中。它永远不会到达核心。”“如果我们有氦气从核心泄漏出来，这就像一个确凿的证据，表明我们曾有过高压的太阳星云大气层。”
一个迫切的问题是，构成地球核心的铁是否能携带任何较轻的物质。虽然就氦-3而言，这一点仍不确定，但最近的研究表明，其他挥发物也有可能。在Last Month发表的一篇论文中，夏普和他的同事、地球物理学家彼得·奥尔森（Peter Olson）创建了一个模型，演示了氦-3如何逐渐从核心浸出到地幔，形成一个稳定的地幔储层供其汲取。
夏普说，使核心成为有希望的氦-3储藏地的是其相对稳定性。毫不奇怪，在超过40亿年的时间里，地球经受了一些重大的创伤，并且在地质尺度上处于不断变化中。但它的核心不参与构造板块的循环，自行星形成以来就一直保持液态。
在夏普和奥尔森的模型中，假设地球早期就失去了大部分氦气；也许是一颗巨大的原月球撞击了我们的星球，将元素抛入太空。如果核心留下的氦气储备比地幔多得多，那么氦气可能会逐渐从前者泄漏到后者。
核心问题
当然，这并非唯一的理论。研究人员还指出，地球深部地幔中的大型低剪切速度省（或称超级地幔柱）可能是氦-3的储藏地。这些超级地幔柱，其横向延伸可达数千英里，具有一些使核心成为有希望的候选者的特征。例如，这些结构在数亿年里一直保持稳定。
此外，含有高浓度氦-3的地幔柱轨迹往往会汇聚在这些超级地幔柱周围——但模拟表明，这可能只是巧合。地幔柱可能很少从较大的超级地幔柱中提取物质；相反，它们从基底热边界层的最热部分汲取——这正是夏普和奥尔森建议发现氦-3从核心泄漏出来的地方。
这两位研究人员在他们的论文中进一步指出，观察到的地幔柱高温与高含量氦-3之间存在相关性。换句话说，地幔柱离核心越近，它们似乎含有高含量原始氦的可能性就越大。夏普和奥尔森得出结论，如果早期地幔缺乏氦，“我们的结果表明，现在地幔中的大部分氦-3曾经存在于核心中。”
在他们的模型框架内，加州大学戴维斯分校的地球化学教授苏乔伊·穆霍帕德耶（Sujoy Mukhopadhyay）同意核心可能正在向地幔泄漏氦-3。“但是（涉及的）注意事项和假设可能意味着他们的模型不适用于真实的地球，”他说，并补充说这篇论文“坦诚、诚实，而且令人耳目一新，因为它没有试图过度解读模型结果。”
夏普和奥尔森认为，如果他们的模型*是*正确的，他们也应该预期会发现更重的惰性气体——例如氙-129——从核心泄漏出来。但他们指出，该模型基于三个假设：原地球在太阳星云仍然完整时必须达到临界尺寸阈值，氦必须成功地分配到形成核心的金属中，并且早期地幔必须非常有效地排气。
他们写道：“单独来看，这三个细节中的每一个都相当可能，但三者结合起来的可能性就较低了。”
