如何推斷出隕石來自於哪個星球？

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如果說近的如火星隕石、月球隕石，有已經獲得的樣本資料的支持的話，那遠的如灶神星，人類是怎麼得知隕石來源於灶神星/其他天體的？

謝 @雲舞空城女神姐姐和 @劉博洋童鞋邀，其實 @阡陌和匿名用戶的答案已經答的很好了，言簡意賅純乾貨無廢話一看就是高手（不像我每次都哼哧哼哧寫上好幾天，最後還是覺得沒概括好），而且這個問題我也只是略知皮毛而已，但女神姐姐之前邀我的幾個問題我實在是答不上來，所以這個問題就努力強答一下好啦~

【隕石的總體分類】

先上兩張隕石分類，來自不同的版本，表述方式略有不同，參照閱讀有助理解~

↓ Meteorite Classification，改編自Weisberg et al. (2006)

↓ Krot et al. (2007) Figure 1

隕石分類的方法有很多種，比較常見的的有：

1）按成分

石隕石（絕大多數都是石隕石）
鐵-石隕石
鐵隕石

2）按結構和質地

球粒隕石（Chondrites）
非球粒隕石（Nonchondrites或Achondrites），進一步分為（知乎是不是不能加子列表？）：

- 原始非球粒隕石（Primitive Achondrites）
- 經歷了熱分異的非球粒隕石（Differentiated Achondrites），目前我們能夠識別來源的隕石全部屬於這一類

【目前能夠識別的隕石來源】

目前能夠識別的隕石來源只有：月球隕石、火星隕石（以SNC為代表）和Vesta隕石（HED），其中Vesta隕石依然還有爭議。其他的通通不知道！

1. 月球隕石

早在1970s，阿波羅樣本就告訴我們，月球物質有很多迥異於可能來自火星或者小行星的其他隕石的成分特性，如FeO/MnO比， K/La比等。這些性質已經可以幫我們進行月球隕石的初步分類和判斷。

↓阿波羅樣本中的FeO/MnO相關性(Laul et al., 1972)

↓ 阿波羅樣本中的K/La相關性 (Wanke et al. , 1972) 相比於地球和其他岩石（Lunar Meteorite Compendium）

Clayton et al.早在1976年就已經基於氧的同位素18O/16O和17O/16O的比例（數字都是上標）將隕石和行星物質分為六類：1)類地類，包括地球、月球、經歷了熱分異的隕石和頑輝石球粒隕石(enstatite chondrite)； 2)L和LL型普通球粒隕石； 3)II型普通球粒隕石； 4)C2, C3和C4型無水碳質球粒隕石(carbonaceous chondrite)； 5) C2型含水碳質球粒隕石和 6)其他。屬於第一類的月球隕石其實已經大致被分出來了。

第一顆被確認的月球隕石是1981年於南極洲Allan Hills的Victoria Land發現的Allan Hills 81005（後稱為ALHA81005）。

（https://www.wikiwand.com/en/Lunar_meteorite）

1983年9月的Geophysical Research Letters中一個小專題就叫A Meteorite From the Moon（Geophysical Research Letters - September 1983 - Volume 10, Issue 9），發表了19篇關於月球隕石ALHA81005隕石的論文，從各個角度論述了ALHA81005隕石的特徵以及其和阿波羅樣品的相似性。

如Marvin（The discovery and initial characterization of Allan Hills 81005: The first lunar meteorite）通過ALHA81005隕石和阿波羅的隕石樣本在礦物學和化學成分方面的相似性認為ALHA81005隕石來自月球。

Mayeda et al. （Oxygen and silicon isotopes in ALHA 81005）通過ALHA81005隕石和阿波羅的隕石樣本在氧和硅同位素成分方面的相似性認為ALHA81005隕石來自月球。

1984年，Yanai et al用類似的礦物學和化學成分分析，認為日本南極科考團於1979年在南極發現的隕石YAMATO 791197也是月球隕石——於是這顆隕石成為人類目前最早發現的月球隕石。

之後的幾十年類似的研究在不斷細化，但我們依然無法知道某顆月球隕石是來自月球的具體哪個地方。第一顆被確認具體來源的月球隕石是2002年於阿曼發現的Sayh al Uhaymir 169，Gnos et al. 通過該隕石中的多種同位素成分發現該隕石的來源地經歷過四次撞擊事件分別發生於約3909Ma，約2800Ma，約200Ma和小於0.34Ma年前，然後在約9700年前撞擊到地球上。通過這些信息，Gnos et al.判斷這顆隕石應當來源於月球的Lalande撞擊坑，這一成果發表於2014年7月的Science（http://science.sciencemag.org/content/305/5684/657為什麼這個鏈接形成不了超鏈接！）。

最後，目前已被識別的月球隕石list
List of Lunar Meteorites-Feldspathic to Basaltic Order

一句話總結：月球隕石主要是通過隕石和阿波羅採樣回來的樣品在化學成分、礦物學、質地和節理、同位素斜率等方面的相似性來判斷的。

2. 火星隕石

火星隕石的發現思路其實基本差不多。火星隕石的代表SNC隕石，是分別於1865年降落在印度的Shergotty，1911年埃及的Nakhla，和1815年法國的Chassigny隕石 , 這三顆隕石代表了三種不同類型的隕石，隨後被以這三個地名命名為Shergottites類，Nakhlites類 Chassignites類隕石。早在1970s人們就已經發現SNC隕石在礦物學成分和氧同位素特徵等方面明顯自成一類，迥異於其他隕石，認為它們來自同一類母星，加上和維京號著陸器分析的火星岩石樣本成分等結果有很大的相似性，這些間接證據都指向SNC隕石來自火星。

↓ SNC隕石（圖像均來自維基百科）

直接證據來於1983年Bogard和Johnson發表於Science的論文（http://science.sciencemag.org/content/221/4611/651）：他們通過對南極發現的Elephant Moraine 79001隕石（Shergottites類，後簡稱EET79001隕石）中封存的惰性氣體同位素分析（主要是Ar40/Ar36和Xe129/Xe132），認為其非常近似於維京號探測到的火星大氣中的氣體成分，且和其他隕石和星體都不同，這一事實從地球化學角度直接證明了Shergottites類隕石極有可能來自於火星。

之後各種支持性的證據就沒有停過。到2000年，Treiman et al. (The SNC meteorites are from Mars)通過對14顆SNC隕石的研究，認為SNC隕石全部來自火星。當然，火星隕石除了SNC隕石之外還有其他的，這裡按下不表。

2013年，NASA報道稱好奇號火星車對火星大氣中Ar的分析也支持地球上發現的某些隕石來自火星（NASA Rover Confirms Mars Origin of Some Meteorites）。

2014年，Werner et al.發表於Science的論文通過礦物學比較和撞擊坑定年估計的地表年代以及隕石的形成年代比較認為Shergottite類隕石來源於火星的 Mojave撞擊坑，並通過放射性元素測定的Shergottite類隕石的結晶年代反過來重新給Mojave撞擊坑的絕對年齡做了標定（http://science.sciencemag.org/content/early/2014/03/05/science.1247282）

目前已經確認的火星隕石list：
List of Martian Meteorites
Martian Meteorite Compendium Meteorite List

一句話總結：火星隕石主要是通過隕石中封存的惰性氣體和維京號在火星上分析的火星氣體有相同成分來判斷的。

3. Vesta隕石

隨著對隕石的了解日漸深入，人們漸漸發現，地球上的大部分隕石都是來自小行星帶甚至更遠的外太空（其中一個重要的標準是大部分隕石的年齡都非常老，超過45億年），極少一部分才來自內太陽系——也就是大部分我們依然不知道具體來自哪裡。同時，由於我們對小行星帶不像月球火星那樣有各種豐富的觀測資料，既沒有月球採樣返回的岩石樣本，又沒有火星的著陸器在地（in-situ）分析數據，我們所知的，主要還是來自天文望遠鏡以及探測器的遙感觀測。

唯一一類月球和火星隕石之外可能知道來源的隕石是HED隕石，依然是以其獨特的氧同位素成分和礦石中的Fe/Mn比例自成一類。HED 隕石是三種非球粒隕石的總稱，分別是：

古銅鈣無粒隕石（Howardites）
鈣長輝長無粒隕石（Eucrites）
古銅無球隕石（Diogenites）

之所以認為HED隕石來自Vesta（灶神星），目前為止的判斷標準都非常單一：1）Vesta有非常獨特的光譜特徵（因此所有具有這類光譜特徵的小行星都被稱為V型小行星），這和其他目前已知的所有小行星都不同，那就是輝石-橄欖石（pyroxene-olivine）的光譜在近紅外波段有顯著的吸收；2）HED隕石的實驗室觀測光譜也有同樣的吸收。

↓ Vesta與眾不同的光譜特徵（相比於Nysa，Eros，Psyche和穀神星Ceres Where Do Meteorites Come From?）

從邏輯上來說，這個標準當然不夠有力，畢竟還有那麼多那麼多沒被發現的星體呢，誰知道還能不能找到更像的？但由於V型小行星的光譜特徵實在太過與眾不同，所以以目前現有的觀測數據而論，大家雖然對HED隕石來自Vesta的說法一直持謹慎懷疑態度，但總體來說也算是基本認可的。

1993年，Binzel and Xu發表於Science的論文（http://science.sciencemag.org/content/260/5105/186），通過望遠鏡觀測光譜類似Vesta以及HED隕石的20顆小行星進行研究，認為這些小行星的軌道特徵表明這些小行星全部都曾經是Vesta的碎片，也就是說這些光譜和Vesta以及HED隕石相似的小行星全部來自Vesta，這些小行星和HED隕石一樣，是Vesta撞擊事件中被濺出的碎片。這同時也成為了HED隕石來自Vesta的間接證據。

↓ 20顆光譜類似Vesta和HED隕石的小行星光譜，紅色箭頭就是V型小行星獨有的近紅外吸收特徵，不過這張光譜波長範圍比較短，V型不那麼明顯。PS：為了方便讀者識別譜線特徵，這些譜線在縱坐標上都做了一定的平移，並不代表本身的縱坐標值。

↓ Hiroi et al. (1994)中望遠鏡觀測的Vesta光譜（正方形）和HED隕石的光譜，同樣是明顯的V型吸收波段

隨著Dawn任務的推進，人們對Vesta的光譜特徵有了更深更仔細的了解，雖然有研究（Moskovitz et al., 2010）認為Vesta的光譜和HED光譜在細節上有一定的差異（offset），這種差異可能是兩者成分不同造成的，但這種差異同時也可能是由於空間風化引起的，因此依然沒有推翻Vesta獨特的光譜和HED隕石光譜的相似性。

一句話總結：HED隕石是通過實驗室測得的隕石光譜和Vesta的遙感光譜相似來判斷的，但是還有爭議。

【地球上已經發現了多少隕石？】

據隕石資料庫（Meteoritical Bulletin: Search the Database）截止到目前2016年10月的數據，從1970s開始，人類已經確認發現了54884顆隕石（加上一些疑似的隕石還會更多一些），幾乎所有的隕石都是在沙漠發現的（以降水量作為沙漠的判斷標誌的話，南極也是沙漠）。

其中265顆已識別為月球隕石。

179顆已被識別為火星隕石。

以及1778顆已被識別為HED隕石（可能的灶神星隕石）。

也就是說雖然我們已經發現了五萬多顆隕石，但用盡洪荒之力真正能勉強算的上能夠識別來源的隕石不過兩千多顆。

大寫的心累！

【參考文獻】

Weisberg, M. K., McCoy, T. J., Krot, A. N. (2006). Systematics and evaluation of meteorite classification. Meteorites and the early solar system II,19.
Krot, A.N., Keil, K., Scott, E.R.D., Goodrich, C.A., Weisberg, M.K. (2007). "1.05 Classification of Meteorites". In Holland, Heinrich D.; Turekian, Karl K. Treatise on Geochemistry. 1. Elsevier Ltd. pp. 83–128. doi:10.1016/B0-08-043751-6/01062-8. ISBN978-0-08-043751-4.
Laul, J. C., Wakita, H., Showalter, D. L., Boynton, W. V., Schmitt, R. A. (1972). Bulk, rare earth, and other trace elements in Apollo 14 and 15 and Luna 16 samples. In Lunar and Planetary Science Conference Proceedings (Vol. 3, p. 1181).
W?nke, H., Baddenhausen, H., Balacescu, A., Teschke, F., Spettel, B., Dreibus, G., ... Begemann, F. (1972). Multielement analyses of lunar samples and some implications of the results. In Lunar and Planetary Science Conference Proceedings (Vol. 3, p. 1251).
Clayton, R. N., Onuma, N., Mayeda, T. K. (1976). A classification of meteorites based on oxygen isotopes. Earth and Planetary Science Letters,30(1), 10-18.
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Gnos, E., Hofmann, B. A., Al-Kathiri, A., Lorenzetti, S., Eugster, O., Whitehouse, M. J., ... Kr?henbühl, U. (2004). Pinpointing the source of a lunar meteorite: implications for the evolution of the Moon. Science, 305(5684), 657-659.
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Hiroi, T., Pieters, C. M., Takeda, H. (1994). Grain size of the surface regolith of asteroid 4 Vesta estimated from its reflectance spectrum in comparison with HED meteorites. Meteoritics, 29(3), 394-396.
Moskovitz, N. A., Willman, M., Burbine, T. H., Binzel, R. P., Bus, S. J. (2010). A spectroscopic comparison of HED meteorites and V-type asteroids in the inner main belt. Icarus, 208(2), 773-788.

PS: 自己的公眾號「雙眼皮的水晶球（twinkle_crystal_ball）」也同步更新了一下（僅為保護版權之用，凈瞎扯，無乾貨，不用關注~

不同來源的隕石都有自己的特徵，比如月球隕石中具有角礫斜長岩的特徵，是確認月球隕石的重要科學依據。我們可以根據礦物成分和氧同位素分析，排除來自火星或月球的可能。還可以根據電鏡下隕石的晶體結構判斷。灶神星隕石為鈣長輝長無球粒隕石。

月球地球都有不同的氧同位素斜率，火星的也有不同，Viking穿越火星的大氣的時候，獲取了火星的大氣成分，同時，人們在火星隕石的包裹體中也檢測到了相同的成分。hed族的隕石大多是通過光譜

通常情況之下小行星帶的隕石數量最多，月球隕石和火星隕石數量極少。
而判斷來源一般通過隕石的物質組成和同位素含量來分析，準確性和可靠性都很高。
另外記得給我留幾塊鐵隕石，雖然現在暫時用不到。

以人類現在的探索區域，基本說不清來源，靠科學家連蒙帶猜。
反正老百姓也不知道，隨便說咯

多數隕石來自小行星帶，只有極少數來自月球或者火星，至於其他星球的隕石，有一顆你就發了

隕石嘛，肯定來自宇宙呀！至於星球，除了太陽系還有什麼隕石能到地球？？？