Abstract We demonstrate a new way of investigating the processing of the lunar surface (and other planetary regoliths) that combines XeS-XeN ages (based on uranium fission) in individual zircons with their xenon isotopic record of solar wind and cosmic ray exposure. We report the first xenon isotopic analyses of individual lunar zircons (from Apollo 14 soil and breccias samples). Parallel analyses of a suite of zircons from the Vredefort impact structure in South Africa revealed XeS-XeN ages that agree well with U-Pb systematics, suggesting that the diffusion kinetics of xenon and lead in zircon are similar in the pressure-temperature environment of sub-basin floors. In contrast, all Apollo 14 zircons examined exhibit XeS-XeN ages markedly younger than the associated U-Pb and 207Pb-206Pb ages, and soil zircons with 207Pb-206Pb ages greater than 3900 Ma produced an abundance of XeS-XeN ages 2400 Ma, suggesting that these samples may be useful for investigating ancient events and regolith processing at an earlier epoch. However, none of the zircons contain xenon from now-extinct 244Pu implying that either the samples have completely degassed since ∼3900 Ma or that the initial Pu/U ratio of the Moon is lower than that on Earth. We also describe a methodology for conducting component deconvolution that can be applied to multi-isotopes systems beyond xenon. We have also determined new xenon isotopic yields from rare earth element spallation in the lunar environment and high precision yields for neutron induced fission of 235U in geologic samples.

中文翻译：

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单个月球锆石的氙系统学，月球表面历史的新窗口

摘要 我们展示了一种研究月球表面（和其他行星风化层）处理的新方法，该方法将单个锆石中的 XeS-XeN 年龄（基于铀裂变）与其太阳风和宇宙射线暴露的氙同位素记录相结合。我们报告了对单个月球锆石（来自阿波罗 14 号土壤和角砾岩样本）的首次氙同位素分析。对南非 Vredefort 撞击结构的一组锆石的平行分析揭示了 XeS-XeN 年龄与 U-Pb 系统学非常吻合，这表明氙和铅在锆石中的扩散动力学在亚- 盆地地板。相比之下，所有被检测的阿波罗 14 号锆石都表现出 XeS-XeN 年龄明显小于相关的 U-Pb 和 207Pb-206Pb 年龄，207Pb-206Pb 年龄大于 3900 Ma 的土壤锆石产生了丰富的 XeS-XeN 年龄 2400 Ma，表明这些样品可能有助于研究更早时期的古代事件和风化层加工。然而，没有一个锆石含有来自现已灭绝的 244Pu 的氙，这意味着样品自 3900 Ma 以来已经完全脱气，或者月球的初始 Pu/U 比低于地球上的。我们还描述了一种用于进行组件解卷积的方法，该方法可应用于氙气以外的多同位素系统。我们还确定了月球环境中稀土元素散裂的新氙同位素产率和地质样品中 235U 中子诱导裂变的高精度产率。表明这些样本可能有助于研究更早时期的古代事件和风化层处理。然而，没有一个锆石含有来自现已灭绝的 244Pu 的氙，这意味着样品自 3900 Ma 以来已经完全脱气，或者月球的初始 Pu/U 比低于地球上的。我们还描述了一种用于进行组件解卷积的方法，该方法可应用于氙气以外的多同位素系统。我们还确定了月球环境中稀土元素散裂的新氙同位素产率和地质样品中 235U 中子诱导裂变的高精度产率。表明这些样本可能有助于研究更早时期的古代事件和风化层处理。然而，没有一个锆石含有来自现已灭绝的 244Pu 的氙，这意味着样品自 3900 Ma 以来已经完全脱气，或者月球的初始 Pu/U 比低于地球上的。我们还描述了一种用于进行组件解卷积的方法，该方法可应用于氙气以外的多同位素系统。我们还确定了月球环境中稀土元素散裂的新氙同位素产率和地质样品中 235U 中子诱导裂变的高精度产率。没有一个锆石含有来自现已灭绝的 244Pu 的氙，这意味着样品自 3900 Ma 以来已完全脱气，或者月球的初始 Pu/U 比低于地球上的。我们还描述了一种用于进行组件解卷积的方法，该方法可应用于氙气以外的多同位素系统。我们还确定了月球环境中稀土元素散裂的新氙同位素产率和地质样品中 235U 中子诱导裂变的高精度产率。没有一个锆石含有来自现已灭绝的 244Pu 的氙，这意味着样品自 3900 Ma 以来已完全脱气，或者月球的初始 Pu/U 比低于地球上的。我们还描述了一种用于进行组件解卷积的方法，该方法可应用于氙气以外的多同位素系统。我们还确定了月球环境中稀土元素散裂的新氙同位素产率和地质样品中 235U 中子诱导裂变的高精度产率。