在太阳系中埃立特，木星与火星轨道之间有一大群小行星，它们与内行星(即地球、水星、金星和火星)同根同源，都是“萌芽时期”的行星，但由于木星强大吸引力的“扰动”，使得它们无缘形成大行星，而成为太阳系的“小字辈”。小行星是在太阳系的撞击环境中保存下来的，并且完好无损地保留了自它们形成以来的一切，所以科学家对它们非常关注，了解它们，可以帮助科学家了解太阳系早期的形成和以后的演化情况。

最近十多年来，在对太阳系特别是对小行星的观测和理论研究中，科学家对太阳系的结构有了新的了解，以至最终对冥王星的行星身份提出了质疑。2006年8月在捷克首都布拉格举行的国际天文学联合会第26届大会上，天文学家通过投票最后决定把冥王星从行星位置上拉下来，降为矮行星，同时将原来的小行星谷神星升级为矮行星。

冥王星

冥王星的“降级”和谷神星的“升迁”使太阳系小天体成为科学大众关注的热点。

在太阳系小行星队伍里，最受科学家关注的是两个“大哥”——灶神星

灶神星

和谷神星。

谷神星

灶神星是干燥的，谷神星则是潮湿的，有尘土和类似黏土的表面，表面下还有水的痕迹。这些差异表明两者由不同的路线演化而来，研究这些差异就有可能揭示太阳系的来龙去脉。

发现谷神星

它曾被人们认为是一颗“丢失的行星”。神星是最早发现的小行星，它的发现十分有趣。1764年，德国一位名叫丹尼尔·提丢斯的中学教师根据已经知道的水星、金星、地球、火星、木星和土星到太阳的距离，做了一项有趣的“数字游戏”：“如果假设土星到太阳的距离为100个单位，那么水星是4个单位，金星是4+3=7个单位，地球是4+6=10个单位，火星是4+12=16个单位。但是，在火星以下就出现了例外，因为按照这个数列，火星以下的星体位置应为4+24=28个单位，但在那个位置上，既没有发现行星，也没有发现任何卫星。难道造物主使一个行星离开了那儿，才造成这个空隙?不!我们可以满怀信心地打赌，毫无疑问，那儿一定会有天体——或许是尚未发现的火星的卫星，甚至可以加上木星的几个卫星。越过这个空隙后，木星到太阳的距离是4+48=52个单位，土星是4+96=100个单位。”

上述这段话经过当时的柏林天文台台长约翰·埃立特·波得教授的修正和介绍之后，成为著名的“提丢斯一波得定则”。1781年，天文学家威廉·赫歇尔发现了位于土星轨道外的天王星。经检验，天王星也遵从“提丢斯一波得定则”。这样一来，“提丢斯一波得定则”在人们眼中的可信度就更高了。

按照“提丢斯一波得定则”，在距离太阳2.8个天文单位(天文单位是指太阳到地球的距离，1个天文单位约等于1.5亿千米)的区域，也就是在火星和木星轨道之间，应该有一颗行星，但长期以来天文学家在那里并没有发现天体，于是有人估计，这颗未露身影的行星一定是个“小不点儿”，从地球上用人的肉眼看不见。为了寻找这个不肯露面的“小不点儿”，波得当时呼吁天文学家合作，在黄道面(黄道面就是地球围绕太阳的公转轨道所在的平面。由于月球和其他行星等天体的引力影响地球的公转运动，黄道面在空间的位置总是在不规则地连续变化，但在变动中，任一时间这个平面总是通过太阳中心)上来个严密搜索。法国天文学家拉朗德则进一步建议，把整个黄道带分成24个区域，请24位有经验的实验天文学家分别负责搜索。

拉朗德

于是，波得和拉朗德在黄道上撒下天罗地网，严严实实地搜索了4年，结果仍然一无所获。与此同时，德国人还组织了“天空巡警队”，用望远镜对黄道十二宫附近天空进行“巡逻”，结果也是无功而返。

俗语说得好：有心栽花花不发，无意插柳柳成荫。1801年1月1日，新年钟声刚刚响过，意大利西西里天文台就传出消息：朱塞佩，皮亚齐在金牛座里寻找M87时，发现了一个移动天体。皮亚齐以为这是一颗彗星，但他总共只观测了24小时就因病中止了观测，因此无法确定这个移动天体究竟是不是彗星。

朱塞佩，皮亚齐

更令人沮丧的是，此后不久，这颗星就被湮没在强烈的阳光里，很难进行观测了，到1801年底，当时才24岁的卡尔·弗里德里奇·高斯开发出一个确定天体轨道的有效方法，结果他仅用了几周时间就对这颗“彗星”将要出现的位置作出了预报。高斯将预报结果寄给了欧内斯廷天文台台长冯·赞奇。1801年12月31日，冯。赞奇果然在高斯预报的位置附近发现了这颗星。第二天，皮亚齐和一位“天空巡警队”队员、业余天文爱好者奥伯斯医生也观测到了它。经计算，它的轨道是椭圆，不是抛物线。因此确认它不是彗星，而是行星。

奥伯斯

距离太阳2.8个天文单位的星——“2.8星”终于找到了，它与太阳的距离是2.77个天文单位，四舍五入后正好是2.8个天文单位，“提丢斯一波得定则”看来被验证了。

新天体发现后，就应当给它命名。根据惯例，先由发现者提名，再由国际天文机构正式命名。皮亚齐建议用罗马神话中的植物女神和西西里国王费迪南德三世的名字共同命名这颗星，叫做“赛丽丝-费迪南德”，但其他国家的天文学家不接受“费迪南德”，于是这个新发现的天体被命名为“赛丽丝”。不过，在德国赛丽丝被叫做赫拉，在希腊被叫做狄米特，而在英语国家中狄米特又是小行星的名字。这样一来，这颗星的名字变得十分混乱。1802年，威廉·赫歇尔爵士为这类天体创造了一个名字叫小行星——“它们像小星，即使非常好的望远镜也难以鉴别它们。”在我国，它被叫做谷神星或1号小行星。

谷神星引起了天文学家的极大兴趣，他们经过观测、计算和分析最终确定了它的轨道、体积和质量。计算结果出来后，一些天文学家欢欣鼓舞，认为未露面的行星终于找到了，但也有天文学家不以为然，他们说，这颗星的亮度只有7～8等(星等是用来表示星的亮度的天文学单位)，体积不到月球的1　／4，因而算不上行星，最多只能算作小行星。在此情况下，科学家作出了如此假想：或许“2.8星”并未真正露面，还需继续寻找。于是，“天空巡警队”的队员们夜复一夜地坚守在望远镜旁，唯恐这颗不肯露面的“行星”悄悄溜了过去。

还是俗语说得好，功夫不负有心人。1802年3月28日夜晚，那位在寻找谷神星中立过汗马功劳的“天空巡警队”队员奥伯斯医生，在室女座里找到一颗亮度为7等的新天体。它就是天文学家心仪已久的“2.8星”吗?人们立即进行查证，结果大失所望，原来这也是一颗小行星(后被命名为智神星，和希腊神话中的智慧女神同名)。

接着，天文学家又相继发现了第三颗和第四颗小行星一一婚神星和灶神星。此后科学家 才恍然大悟：在距离太阳2.8个天文单位的火星和木星轨道之间，其实不只有一颗行星，而是有一群小行星。天文学家现在已经知道，这里是一个小行星带，被称为“小行星主带”，里面有数以千计的小行星，已发现的就有几千颗。

婚神星

谷神星“升迂”

它幸运地从小行星“升迁”为矮行星。

在众多小行星中，最先发现的谷神星最引人注目'因为无论是体积还是质量，它都是小行星中的“老大”。它的直径约为950千米，质量约为94亿亿吨，占到小行星主带总质量的32％。谷神星的体积和质量允许它成为一个近似球体，也就是说它具有近似流体静力平衡的形状，这正是第26届国际天文学联合大会把它“升迁”为矮行星的原因之一。

近年来，天文学家对谷神星的观测取得了很大进展。哈勃空间望远镜对它的表面形态进行了观测，拍摄到了它的紫外图像和可见光图像，地面上的凯克望远镜则拍摄到了它的近红外图像。

作为小行星主带中的“老大”，谷神星究竟属于哪种星呢?天文学家在这个问题上一直存在分歧。在第五颗小行星被发现之前，谷神星和其他3颗小行星都被指定为行星，堂而皇之地在太阳系行星队伍里呆了半个世纪。直到第五颗小行星被发现，这时人们才认识到太阳系小行星带，开始把谷神星看作小行星。

最近十多年来，太阳系观测和理论研究的进展使人们对太阳系结构有了新的认识，其中最突出的就是对冥王星的行星身份提出了质疑。在第26届国际天文学联合大会上，这种质疑达到高潮，冥王星最终从行星被降为矮行星，而谷神星则被提升为矮行星。

那么，怎样区别行星、矮行星和小行星呢?国际天文学联合大会在2006年8月24日做出的决议中，对太阳系各类天体给出了如下定义：

1　行星是具有如下所有性质的天体：①位于围绕太阳的轨道上埃立特；②有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状(近于球形)；③已经清空了其轨道附近的区域。

2　矮行星是具有如下所有性质的天体：①位于围绕太阳的轨道上；②有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状(近于球形)；③还没有清空其轨道附近的区域；④不是一颗卫星。

3　其他所有围绕太阳运动的不是卫星的天体，应被统称为“太阳系小天体”。

按照上述定义，矮行星和行星的主要区别在于轨道附近是否已清空。据此，谷神星不是行星，因为它同小行星主带中数以千计的其他小行星有着共同的轨道。因此，现在的天文学家将它跟处于太阳系边缘的柯伊伯带内的较大天体，包括冥王星、夸欧尔、奥克斯以及位于比较遥远的弥漫盘里的厄里斯等放在一起，归类为矮行星。谷神星是小行星主带里唯一的矮行星，而且是太阳系中得到证认的最小的矮行星。也有科学家提出双重分类的观点，认为谷神星同时仍然是一颗小行星。

通过红外观测，天文学家已经初步了解了谷神星表面的物质成分，其中最主要的成分是氢。在天文学上，氢是水的代名词，谷神星表面存在氢暗示它上面存在大量的水。有科学家经过分析指出，谷神星内部是不均匀的，最里面是岩石构成的核心，核心外面覆盖着水冰组成的幔。冰幔厚度在60～120千米之间，可能含有2亿立方千米水，水的质量占谷神星质量的16％-26％，水的体积占谷神星体积的30％-60％。比地球上的淡水数量还多。在谷神星表面之下甚至可能有一个装满液态水的海，这里有可能成为研究地外生命的一个区域。由此看来，这是一颗多么诱人的星啊!

研究谷神星对于了解天体演化史也有极其重要的价值。谷神星是46亿年前形成小行星主带时留下来的一个行星胚胎(又叫原始行星)，与内太阳系里的天体(包括从月球到火星大小的一切天体)属于同一类型。内太阳系里的其他行星胚胎，有的在演化过程中同别的行星胚胎合并形成了类地行星，其余的则被木星的强大引力抛到太阳系之外。谷神星则是个例外，它幸运地且比较完好地保存了下来，因而成为考察太阳系早期历史和演化过程的珍贵样品。

此外，谷神星的演化过程比较简单。它在吸收各种放射性元素，特别是半衰期(放射性物质衰减一半的时间叫做半衰期)较短的铝26的衰变能量之后，很快分化成岩石核心和结冰的幔，在水、火山和地质构造等过程影响下，古老地质特征受到侵蚀，发生了改变。但由于体积小，谷神星很快冷却并停止风化，表面的水冰通过升华散失，留下各种水合物矿藏，例如黏土和碳酸盐等。现在的谷神星在地质意义上是一个死的天体，表面仅受到撞击影响。高分辨率紫外图像显示，在谷神星表面有几个撞击坑。

灶神星之争

它究竟是小行星还是矮行星?

在第26届国际天文学联合大会上，人们还对一个问题争论得很激烈，这就是灶神星能否算矮行星。

灶神星是第四颗被发现的小行星，由证认了谷神星、发现了智神星的“天空巡警队”队员奥伯斯医生在1807年3月29日发现。和谷神星一样，灶神星的轨道也位于木星与火星轨道之间的小行星主带内。它环绕太阳旋转，运行轨道是椭圆，轨道到太阳的最短距离是2.151个天文单位，最长距离是2.572个天文单位，到太阳的平均距离是2.362个天文单位，绕太阳运行一周耗时1325.15天，是地球的3.6倍。

灶神星自转1周的时间是5小时20分31秒，转得比较快。有趣的是，它的北极不是指向天球北极，而是指向天鹅座，因此它是侧着身子在轨道上运行的。它同谷神星一样不是行星，因为它同小行星主带中的其他小行星有着共同的轨道。那可否将它归类为矮行星呢?这要看它是否符合其他条件。

经过多次测量发现，灶神星的平均尺寸是578千米x560千米x458千米，与直径530千米的球体相当，其体积不到谷神星体积的56％，与2号小行星智神星相当。灶神星的质量只有智神星质量的25％，因此它是一个密度比智神星小得多的天体。由于质量小，没有足够大的质量来克服固体应力以达到流体静力平衡的形状，所以它是一个扁球体，不符合矮行星条件。

灶神星和其他太阳系小天体一样，本身不发光，依靠反射太阳光而发亮。它的亮度既同它到太阳的距离有关，也同它到地球的距离有关，还取决于它的表面反射太阳光的能力。平均而言，灶神星到太阳的距离比谷神星近，目前它的轨道仍在谷神星轨道里面，而灶神星表面反射太阳光的能力又较强，所以灶神星是太阳系里最亮的一颗小天体，平均亮度达到6.5等。星等是用来表示星的亮度的单位，肉眼看到的星亮度称为视星等，用数字表示，星越暗数字越大，例如7等星比6等星约暗2.5倍，6等星比5等星约暗2.5倍。视力好的人能看到6等星。显然，亮度为6.5等的灶神星在一般情况下是肉眼看不见的，但偶尔在黑暗的天空背景下也能看到。2007年5-6月期间，灶神星 运行到距离太阳最近的位置，当时它的亮度达到5.4等，仅凭肉眼就能看见。

当然，要想了解灶神星的表面细节，用眼睛看是不够的。天文学家利用哈勃空间望远镜和凯克望远镜对灶神星进行观测，发现它表面存在一些巨大的撞击坑。其中，最突出的是灶神星南极附近的巨大撞击坑，其直径达400千米，宽度占整个灶神星直径的80％，底部约在13千米以下，边缘高出周围地形4～12千米，表面有长达25千米的鲜明轮廓，中央峰比坑底高出18千米。

这些巨坑是怎么形成的?多数天文学家认为是撞击造成的。他们估计，在撞击中灶神星失去了大约1％的体积。夭文学家相信，灶神星“家族”(从灶神星上撞击出来的碎片)、V型小行星(火成岩成分的小行星)和海德流星(一类流星名称)都可能是灶神星被撞击的结果。

如果上述观点正确，那么在碰撞中留下来的长达10千米的灶神星“家族”碎片和V型小行星碎片就表明，撞击发生在大约10亿年前，而海德流星最初也起源于那里。但这里有一个疑问：所有已知的v型小行星的体积加在一起，也只有灶神星被抛出去体积的6％左右，那么其余94％到哪里去了呢?

一些科学家认为这些碎片有两种“归宿”：一是以小碎片形式被抛到了小行星环缝里，二是被“骚扰”到了别处。哈勃空间望远镜的观测结果指出，灶神星表面最大的撞击坑已经深深陷入到灶神星的几个明显分开的壳层里，可能还进入了星幔。这些观测结果似乎为丢失的灶神星碎片找到了去向，间接证明了撞击的可能性。但要得出最终结论还需进一步观测。

灶神星表面的坑引起了天文学家的极大兴趣。在第26届国际天文学联合大会上，代表们就灶神星的表面凹陷和南极的巨坑展开了热烈讨论，这种讨论最后影响到灶神星的归属。代表们认为，谈论灶神星能不能划为矮行星为时过早，应该继续把它称做太阳系小天体。“如果将来有令人信服的证据能够说明灶神星南极的奇怪形状不是严重撞击形成的盆地，而是力的平衡的结果，那么即使它的质量只有谷神星的28％，也可以列为矮行星。”

其实，灶神星的表面形态很复杂，除了表面凹陷和南极坑以外，它的东西两个半球地形也显著不同。东半球反射太阳光的能力较强，是遭受严重撞击的高原地形，有极其古老的表土和一些撞击坑。西半球则主要是暗黑的地质单元。天文学家普遍认为，这些地质单元就像月海那样，是玄武岩表面。

由于大量流星都被视为来自灶神星的碎片，所以灶神星就跟火星、月球、威尔德_2彗星和地球一样，是太阳系内留有物理样品的5个天体之一。这些样品对于研究太阳系起源和演化具有十分珍贵的价值。

科学家现已知道，灶神星的结构和地球一样可分为三层：由金属铁和镍组成的核，核的外面覆盖着一层橄榄石幔，幔的外面是星壳。灶神星演化的时间脉络是：在200-万300万年内完成吸积；在400万～500万年内由放射性衰变的能量加热，完成熔化，导致金属核分离；在600万-700万年内，对流的结晶，在80％的物质结晶后对流停止；剩余物质受到挤压形成星壳，或者成为爆发过程中的玄武岩熔岩，或者形成寿命短暂的岩浆海，当较老的熔岩因受到较新表面层的压力而变形时，星核的较深层次便结晶成为深层岩；最后，灶神星内部慢慢冷却，成为现在的样子。

综上所述，灶神星是干燥的，演化的，表面受到严重撞击，有着不同的形态。这些特征暗示它和谷神星具有不同的演化路径。将它与谷神星一道研究，相互比对，能够更加清晰地揭示太阳系的演化过程。