陨石研究已从“看壳辨形”迈入“同位素时代”，氧同位素三元图与氦同位素-宇宙核素分析并称为最权威的双核武器。前者锁定母体来源，后者证明太空履历，二者结合，鉴别准确率近100%，彻底终结了熔壳、球粒、魏德曼花纹等表观特征的“经验主义”争议。
氧同位素：母体来源的“宇宙指纹”
1973年，Clayton首次发现地球岩石氧同位素（δ¹⁷O vs δ¹⁸O）落在斜率0.52的地球分馏线（TFL），而陨石偏离此线，形成多条平行或倾斜的“陨石线”。普通球粒陨石沿斜率0.7分布，碳质球粒陨石落于CCAM线，HED族对应4 Vesta，月球陨石与阿波罗样本重合，火星陨石（SNC）独占火星线。实验取0.1g样品，经BrF₅高温释放O₂，质谱测定精度0.01‰，若点位偏离TFL >3σ，即排除地球成因。此法已编入《陨石分类手册》（Meteoritical Bulletin），全球陨石数据库超6万条记录均以此为准。
氦同位素与宇宙核素：太空暴露的“行程表”
陨石在太空受银河宇宙射线轰击，产生³He、²¹Ne、¹⁰Be、²⁶Al等核素，地球岩石无此信号。³He/⁴He比值陨石高达10⁻⁴，地球<10⁻⁶；暴露年龄（Texp）由³He/²¹Ne计算，铁陨石可达10⁸年；陆地年龄（Tter）用¹⁴C、³⁶Cl测定，区分新鲜陨石与风化假货。加速器质谱（AMS）是唯一检测手段，样品前处理需HF溶解+离子交换。经典案例ALH 84001：氧同位素落火星线，³He暴露年龄15 Ma，确认其13亿年前被火星撞击喷发，旅居太空后坠落南极。
Allende陨石的CAI尖晶石（δ¹⁷O ≈ δ¹⁸O ≈ -40‰）是已知宇宙中¹⁶O最富集的固体，定义了太阳星云初始氧同位素组成，所有后续行星物质都由此演化。
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