由于缺乏大气层和稳定磁场的保护，月球表面太阳风和宇宙射线的强度、以及遭受陨石和微陨石撞击的几率远高于地球。太阳风主要通过离子注入和溅射与月表物质发生相互作用；陨石和微陨石撞击导致月表物质破碎、混合，并使其熔融、气化。这些过程统称太空风化作用(spaceweathering)。由于月球不存在构造活动、火山、水等地质作用，太空风化是月球表面最为活跃的地质过程。　　在陨石撞击和太阳风粒子辐射的作用下，月壤逐渐成熟，发生一系列物理和和化学的变化。月表太空风化作用的主要效应包括：月壤光谱反射率降低、曲线斜率增大、吸收特征弱化；月壤颗粒表面非晶质化和中纳米相单质铁的形成；月壤中C、N、H、稀有气体等太阳风注入元素的富集等。太空风化普遍发生在水星、小行星等无大气天体表面，普通球粒陨石和与其母体S型小行星光谱不匹配是由小行星表面的太空风化作用引起的。另外，为了更深入揭示太空风化效应，开展了不少模拟实验。实验通常采用低能离子和脉冲激光照射分别模拟太阳风注入和微陨石撞击。模拟实验的结果有力补充了月壤样品分析建立月球太空风化模型。　　月壤颗粒捕获了大量的太阳风和宇宙射线，完整记录了太阳风和早期太阳组成。Apollo月壤的早期研究中，多开展稀有气体同位素比值的分析，对其扩散过程认识较少。这大大限制了对月壤中稀有气体同位素比值数据的解释。月壤中的氦-3是第三代核聚变反应的燃料，具有清洁、安全、高效等特点。太阳风注入稀有气体的赋存和扩散特征研究，将为未来月壤稀有气体资源开发利用提供基础数据。　　为了揭示太空风化中低能离子照射对矿物光谱吸收特征参数的改造，研究月壤中太阳风注入稀有气体的扩散，本研究中利用能量为50keV、剂量为5×1016ions/cm2的He+照射模拟月壤和单矿物样品，模拟了月球上太阳风与月表物质的相互作用过程。在此基础上，获得离子照射实验前后橄榄石等单矿物样品可见-近红外光谱。实验结果显示：橄榄石、斜长石和玄武质玻璃等硅酸盐在离子照射后光谱反射率降低、曲线斜率增大；橄榄石的光谱变化相比斜长石和玄武质玻璃更显著。照射后硅酸盐显示与成熟月壤相似的光谱变化特征。攀枝花钛铁矿在照射之后显示更高的反射率，并出现新的吸收特征，显示出独特的光谱变化规律。目前的月球太空风化模型还不能给予合理的解释。钛铁矿的光谱变化可能暗示离子照射导致新矿物相的形成。应用包络线去除法和修正的高斯模型，提取了照射前后橄榄石吸收特征参数。比较发现，离子照射导致矿物吸收峰深度的显著降低，但并没有造成矿物吸收峰中心波长的明显变化；吸收峰的偏移非常微弱，甚至小于矿物自身成分变化导致的中心波长的波动范围。照射后橄榄石与A型小行星光谱曲线相近，暗示太空风化作用可能是导致A型小行星与橄榄石光谱特征差异的重要过程。根据这些结果推测，不同成分小行星在太空风化中表现出不同的光谱演变趋势。　　实验中采用分步加热法获得了模拟月壤和钛铁矿中注入He热释放模式曲线，并计算了He的扩散吸收和扩散活化能。与近似成分的真实月球样品相比，CAS-1和NAO-1模拟月壤中He释放曲线形态相近，但释放温度整体较低。这暗示了月壤样品在离子注入之后曾发生扩散平衡过程。在阿仑尼乌斯投影上，模拟月壤和钛铁矿的扩散活化能随温度升高发生变化。因此，注入成因稀有气体的释放不能用简单扩散模型来描述。扩散活化能的变化可能与高温过程过程中矿物辐射损伤逐渐修复等物理变化过程有关，而与气泡直径的变化无关。在同样离子注入条件下，钛铁矿中He的浓度为135×10-3ccSTP/g，明显高于模拟月壤样品CAS-1和NAO-1。攀枝花钛铁矿中He的扩散活化能数值为57.935kJ/mol，大于模拟月壤样品。这一结果证实钛铁矿更富集稀有气体且赋存状态更为稳定。