“撞擊坑產量測年法”是目前研究行星表面年齡的主要方法，但這種方法精度低、誤差大，而且不能區分同壹地區不同巖性的年齡。2012年，美國好奇號火星探測器首次將K-Ar同位素測年方法應用於火星表面物質的測年，開啟了行星表面同位素原位測年的新時代。但是好奇號並沒有攜帶所謂的“測年儀”，它的K和Ar含量是通過壹個通用的地球化學子系統來分析的，最後計算出年齡。就可靠的年齡判定而言，其方法存在幾個問題:壹是由於判定單壹，無法判定年齡可靠性；其次，整個巖樣加熱抽采氣體，忽略了樣品非均質性的問題；第三，熱解爐溫度有限，導致瓦斯抽采不完全，年齡偏低；最後，由於“初始Ar”無法扣除，不得不假設樣品中的所有Ar都是礦物形成後積累的放射性Ar，因此這個年齡的地質意義非常不明確。
針對上述問題，中國科學院地質與地球物理研究所巖石圈演化重點實驗室的王菲研究員和中國科學院國際空間科學中心的李保全研究員進行了合作。基於國際深空探測計劃的成功經驗和暴露出的問題，提出了壹種新的行星表面原位測年方法，設計並研制了適合深空探測特殊條件的測年方案(圖1)，為我國即將開展的地外行星探測、月球科學基地等深空探測任務提供了保障。
該方案采用激光誘導擊穿等離子體光譜和四極質譜聯用技術系統(LIBS-QMS)。基於王菲研究團隊提出的新方法“激光無稀釋劑K-Ar法”和發明專利“壹種適用於深空探測的激光樣品室”，采用靈敏度特征曲線法同時測定K含量和Ar同位素組成，最終得到可靠的K-Ar年齡。該方案還描述了廣泛存在於地外行星物質中的碳氫化合物和氯化氫對Ar同位素測定的影響及其校正方法。
該方案充分發揮激光采樣高溫高效的特點，對同壹樣品進行多次分析，從而利用反等時線法獲得“絕對”年齡，克服了好奇號技術方法存在的壹系列問題。目前，地面驗證系統正在開發中。
研究成果發表在國內學術期刊《礦物巖石地球化學通報》(王菲、楊烈坤、、史文北、王·)。行星表面深空探測的K-Ar定年:技術與方法[J].礦物巖石地球化學通報，2021，40(6):1304-1312。DOI:10.19658/j . ISSN . 1007-2802.2021.40 . 091)。
編輯:陳菲菲
校對:蔣雪嬌