月壤暴露于空间环境中普遍经历了太阳风的注入以及太阳辐射、微陨石撞击等空间过程的改造，一方面在太阳风质子注入作用下，月壤中广泛产生太阳风成因水，另一方面，在不同空间过程作用下太阳风成因水扩散逃逸，导致月表水的时空分布动态变化。研究月表环境下太阳风成因水的保存和逃逸规律，是认识月表水来源、分布和运移循环的重要前提，可以指示月球极区水的来源和储量，为我国未来嫦娥七号极区水冰探测数据提供重要依据，并为我国科研站的选址和水冰开发利用提供重要参考。同时，基于月表水的研究，也有助于认识太阳系其他无大气天体表面水的形成演化和类地行星水的来源保存。
然而，目前对月表环境下太阳风成因水形成和演化的认识不足，月表水的含量和分布尚不明确，特别是缺乏模拟实验研究确定月表不同空间过程对太阳风成因水保存及其H 同位素分馏特征的影响，太阳风成因水的保存和逃逸机制仍存在较大争议。
为探讨月表空间过程对太阳风成因水的影响，明确不同空间过程下太阳风成因水含量和H 同位素组成的演变规律，本论文以月表主要硅酸盐矿物辉石、橄榄石和斜长石为研究对象，开展H 和D 离子协同注入实验、加热实验、紫外辐照实验和激光轰击实验，系统地模拟了月表空间过程；结合实验前后的红外光谱、纳米离子探针、扫描电镜、透射电镜和能谱分析，综合探讨了月表矿物中太阳风成因水的保存和逃逸。同时，结合嫦娥五号月壤矿物分析，研究了月壤矿物中太阳风成因水的保存特征，探讨了其在月表空间过程下的逃逸和H 同位素分馏特征。本论文的研究内容及取得的认识如下：
（1）太阳风成因水形成和保存的作用过程分析。在不同温度下开展矿物的H + D 离子注入实验，模拟了月表真空条件下1.5 keV 能量、5×1017 ions/cm2 通量的太阳风质子注入。分析结果表明，在月表环境下，太阳风注入作用可以在矿物中形成主要以OH/H2O 形式存在的太阳风成因水，水的含量与矿物结构、成分以及注入温度有关；太阳风成因水主要赋存在矿物表层辐射损伤层中，在注入过程中的辐射增强扩散效应下，部分“向外”扩散逃逸，部分“向内”扩散进入下层矿物晶体。
（2）月表太阳辐射对太阳风成因水保存和H 同位素分馏的影响分析。开展离子注入后矿物的加热和紫外灯照射实验，模拟月表的温度变化和紫外辐照作用。发现在月表高温和紫外辐照协同作用下，辉石、橄榄石和斜长石的太阳风成因OH/H2O 显著逃逸，损耗率分别高达100%、61.54%和79.71%，逃逸过程中H 同位素分馏导致D/H 分别增加40.77%、16.27%和37.52%。单独的加热实验和紫外辐照实验结果表明，月表高温作用导致矿物中部分太阳风成因水在重组解吸作用下主要以H2 形式逃逸；而紫外辐照作用主要导致OH/H2O 解离并向矿物表层聚集，这一过程中太阳风成因水未发生逃逸。
（3）月表微陨石撞击对太阳风成因水保存和H 同位素分馏的影响分析。开展激光轰击实验模拟月表微陨石撞击作用，矿物激光轰击后的离子注入实验表明，月表微陨石撞击后矿物中形成的太阳风成因水显著增多，这是由于撞击作用导致的矿物表层破碎或熔融使得太阳风质子在注入过程中的扩散受限、有利于H 的保留；离子注入后的激光轰击实验表明，微陨石撞击造成矿物中已形成的太阳风成因水显著逃逸、H 同位素组成显著变化。在撞击过程中，太阳风成因水释放到羽流中，随后部分D/H 较低的水被再沉积的熔体所捕获而保留在矿物表层，而轰击坑附近区域，受高温作用影响，部分太阳风成因水主要以H2 形式发生热逃逸。
（4）对嫦娥五号（CE5）月壤矿物开展分析，结果表明，CE5 矿物中保存了高含量的太阳风成因水，水的形成和保存主要受暴露时间、矿物结构和成分的影响；基于水含量定量结果和CE5 月壤组成，估算了CE5 月壤中的水含量至少为170 ppm，同时通过与遥感数据对比和月壤成熟度分析，评估了月表中纬度地区水的分布。此外，结合本论文模拟实验结果分析了CE5 矿物中太阳风成因水的保存特征，发现CE5 矿物中的太阳风成因水在月表太阳辐射环境下，普遍经历了水的逃逸和H 同位素分馏，并验证了本论文模拟实验结果的准确性。
本研究基于模拟实验和月球样品分析，探讨了月表环境下太阳风成因水的形成和稳定性，揭示了月表空间过程会对太阳风成因水的保存和H 同位素分馏产生显著的影响，并且不同空间过程条件下，太阳风成因水的保存和逃逸机制存在差异。本论文为深入认识月表水的循环演变规律提供了重要基础，对无大气天体表面水的来源演化以及类地行星水来源研究具有重要启示意义，同时可为我国未来月球极区水冰探测以及科研站选址和水资源开发利用等提供关键参考，助力我国行星科学不断发展突破！