研究人员表示确定年龄的新技术将开启行星科学的新时代

未来十年预计将为行星科学带来真正的财富：太空任务计划从月球、火星、火卫一的火星卫星和一颗原始小行星带回岩石样本。科学家们说，有一种新技术可以确定岩石、陨石甚至文物的年龄，这可能有助于开辟一个新的发现时代。

芝加哥大学和菲尔德自然历史博物馆的一个小组在一块绰号为“黑美人”的火星陨石上测试了赛默飞世尔科技公司制造的仪器，并能够通过用微型激光探测它来快速准确地确定它的日期光束——对过去技术的重大改进，过去技术涉及更多的工作并破坏了样品的一部分。他们的研究发表在分析原子光谱学杂志上。

“我们对这项示范研究感到非常兴奋，因为我们认为我们将能够采用相同的方法来确定未来将通过多次太空任务返回的岩石，”路易斯布洛克地球物理科学教授NicolasDauphas说在芝加哥大学，是一项研究结果的第一作者。“就行星探索而言，未来十年将是令人兴奋的。”

岁月的摇滚

一个多世纪以来，科学家们一直在使用同位素来估计标本的年龄。这种方法利用了某些类型的元素是不稳定的，并且会以缓慢的、可预测的速度慢慢转变为其他类型的事实。在这种情况下，科学家们利用了87铷会变成87锶的事​​实——所以岩石越老，它的87锶就越多。

铷测年可用于确定数十亿年前的岩石和物体的年龄;它被广泛用于了解月球、地球和太阳系的形成过程，了解火山下的岩浆管道系统，以及追踪人类迁徙和考古贸易。

然而，以前进行这种测量的方法需要数周时间，而且会破坏部分样本。

要使用传统方法进行这些测试，“你拿起一块岩石，用锤子将其粉碎，用化学物质溶解矿物质，并使用特殊的超净实验室对其进行处理，然后将其带到质谱仪进行测量同位素，”研究合著者玛丽亚瓦尔德斯解释说，她是菲尔德自然历史博物馆罗伯特A.普利兹克气象和极地研究中心的博士后研究员。

但赛默飞世尔科技开发了一种新机器，该机器有望显着减少该过程中破坏的时间、毒性和样品量。它使用激光蒸发样品的一小部分——产生的孔只有一根头发那么大——然后用质谱仪分析铷和锶原子，该质谱仪利用新技术来清洁测量锶同位素。

Dauphas、Valdes和其他几位合作者想要测试这项新技术——他们有一个完美的候选者：一块从火星降落在地球上的陨石。

这颗特殊的陨石因其华丽的深色而被昵称为黑美人。它点缀着较轻的碎片，代表嵌入岩石中的更古老的岩石。

然而，这些碎片在火星历史的某个时间点被卷成另一块岩石。Valdes解释说，这有点像烤饼干的时候。巧克力片和坚果是在不同的时间和地点制作的，但是当你烘烤饼干时，所有的成分都会结合在一起。

科学家们想知道沿途所有这些步骤的年龄，因为每组的组成都告诉他们当时火星上的情况，包括大气的构成和表面的火山活动。他们可以利用这些信息拼凑出火星的时间线。

然而，到目前为止，故事的部分内容存在争议。当黑美人的所有成分聚集在一起形成一块岩石时，不同的研究给出了不同的答案——因此科学家们认为这块陨石将是测试新技术能力的完美候选者。他们把黑美人的样本带到德国试一试。

在几个小时而不是几周内，该仪器返回了答案：22亿年前。该团队认为这代表了它合并成最终形式的时间。

更重要的是，为了进行测试，科学家们能够将整个陨石块放入机器中，然后精确地选择一个微小的地点来测试年龄。“这是解决这一争议的一个特别好的工具，”多法斯说。“当你挖出一块石头来测试旧方法时，你可能会混入其他碎片，这可能会影响你的结果。我们的新机器没有这个问题。”

这项技术可能在许多领域都非常有用，但多法斯和瓦尔德斯对它特别感兴趣，因为他们可以了解从火星表面水的历史到太阳系本身是如何形成的一切。

在接下来的十年里，科学家们期待着来自地球以外地方的大量新样本。美国和中国正在计划新的登月任务;拦截名为Bennu的小行星的任务将于2023年着陆，其表面的污垢载荷将被挖出;另一项任务将在2027年从火星的卫星火卫一带回样本;到2030年代初，美国宇航局希望带回毅力号火星车正在火星上收集的样本。

有了所有这些样本，科学家们希望能够更多地了解我们周围的行星和小行星。

“这是一个巨大的进步，”多法斯说。“有很多珍贵的陨石和文物是你不想破坏的。这可以让你在分析过程中极大地减少你的影响。”