发生于无大气天体表面的太空风化作用会对表层矿物的结构和成分产生明显影响,从而改变遥感光谱特征,因此,无疑会对各类无大气天体的遥感探测及解译带来不便。目前,对太空风化作用的研究主要集中于无水硅酸盐矿物和胶结质玻璃方面,但是对于组成碳质小行星和彗星的层状硅酸盐矿物的太空风化改造特征,以及对于组成月球和小行星的重要矿物-硫化物的太空风化改造特征仍缺乏应有的认识。层状硅酸盐矿物的太空风化改造特征研究中,选用了不同挥发分含量的碳质球粒陨石和层状硅酸盐标准矿物,开展了不同风化程度的脉冲激光模拟实验,分析了层状硅酸盐矿物改造前后的反射光谱特征及太空风化特征产物种类与赋存状态。通过对实验数据的讨论,确定了挥发分是层状硅酸盐矿物形成单质金属铁的关键制约因素,同时也是导致气泡结构形成的主导因素;提出了气泡结构是造成碳质小行星可见-近红外波段反射率增加和连续统蓝移的光谱改造特征的新观点,并在已有研究基础上提出了新的“Ch/Cgh-B-C”碳质小行星光谱类型的迁移演变规律。层状硅酸盐矿物的太空风化改造特征研究对碳质小行星和彗星表层物质形成与演化历史的反演具有重要意义,也对贝努、龙宫和311 P的光谱探测数据的解译和返回样品的研究提供支撑。硫化物的太空风化改造特征研究中,选用了嫦娥五号月壤样品进行分析,发现了嫦娥五号月壤样品的多孔状硫化物常与单质金属铁晶须伴生的现象。提出了嫦娥五号月壤硫化物在经历热改造作用时,会发生溶氧还原反应形成单质金属铁的新解释,并提出新的硫化物产生单质金属铁的形成机制。硫化物的太空风化改造特征研究为嫦娥五号、嫦娥六号及2016 HO3返回样品的研究提供了新的科学思路。本论文对月球与小行星光谱遥感数据的解译、返回样品的分析及表层物质形成与演化历史的反演具有非常重要的科学及工程意义。