灶神星是小行星带中最迷人、最神秘的天体之一。 它位于火星和木星的轨道之间。 其大小和特征堪比小行星灶神星一直是深入的科学研究和开创性太空探索的主题，它揭示了我们太阳系的早期阶段，并挑战了许多关于行星形成的先入为主的观念。
几个世纪以来，天文学家一直在争论灶神星的真实性质。：它只是另一颗小行星，还是一颗失败的原行星，甚至是一颗正在成长的行星的碎片？来自“黎明”号等任务的最新研究和数据已经动摇了这些分类的基础，表明灶神星不仅仅是一块太空岩石。在本文中，我们将深入探讨有关其历史、结构、组成、发现和奥秘的所有关键事实，并结合最新的发现，为您提供对这颗小行星带巨星最完整、最自然的认识。
灶神星：发现和第一印象
维斯塔的故事开始于29年1807月XNUMX日的德国不来梅。热衷于研究小天体的医生兼天文学家海因里希·威廉·奥尔伯斯首次发现了它。数学家卡尔·弗里德里希·高斯建议将其命名为“维斯塔”，以纪念罗马灶神女神。 当时，灶神星被认为是太阳系的一大谜团。因为它与谷神星、智神星和婚神星一样，是火星和木星之间区域中少数已知的天体之一。它的大小和亮度使灶神星成为一个独特的天体，在早期天文研究时代甚至被认为是一颗行星。
几十年来，它的行星性质一直是一个合理的假设。，每个天体甚至都有自己的行星符号。然而，随着时间的推移和天文观测的进步，它被归类为巨型小行星的事实已经确立，尽管关于它的地位仍存在争议。
灶神星的物理和轨道特征
灶神星不仅因为其大小而引人注目，还因为其轨道参数和独特的物理特性而引人注目。。它的直径约为530公里，是小行星带中第三大天体，仅次于谷神星和智神星。灶神星约占小行星带总质量的 9%，是迄今为止所有小行星中最亮的一颗，在没有光污染的黑暗天空中肉眼可见。
它的轨道参数同样引人注目。。灶神星绕太阳公转一周的周期约为 3,6 个地球年，其半长轴约为 2,36 个天文单位 (AU)，轨道倾角约为 7,1°，偏心率为 0,09，为中等偏心率。奇怪的是，它的轨道距离木星足够远，可以避免致命的扰动，但靠近被称为柯克伍德空隙的区域，即受引力共振影响的区域。
关于其内部结构和旋转灶神星的密度为 3,8 g/cm³，质量约为 2,71 × 1020 公斤它的自转周期仅为5,34小时，是自转速度最快的小天体之一，且自转方式为顺行。这一点，加上它的表面亮度（反照率为 0,42），形成了它引人注目的观测特性。
行星、原行星还是小行星？科学困境
长期以来，灶神星被视为分化原行星的模型。，即在太阳系的婴儿期，积累了足够的质量以进行内部分化的天体：形成金属核心、地幔和地壳，就像地球和其他岩石行星一样。这个想法之所以流行，是因为 HED 陨石研究（霍华德陨石、辉长岩和双辉长岩）与灶神星相关的，揭示了与较大行星上发现的类似的火山过程和内部分化的证据。
然而，最近利用美国宇航局黎明号任务数据的研究彻底改变了我们对其结构的理解。。在重新校准并详细分析了重力和旋转数据后，美国宇航局喷气推进实验室 (JPL) 领导的研究小组发表了研究结果，表明灶神星的内部可能比以前认为的更加均匀。事实上，假设 灶神星可能没有明确定义的核心，指出了两种可能的情况：
- 灶神星开始了内部分化的过程，但并未完成，呈现不完全分化。
- 灶神星是 正在形成的行星碎片 它在太阳系早期的重大碰撞中被部分摧毁，留下一个没有明确内部元素的外核。
这两种假设仍引发争论。 研究人员对此持怀疑态度，特别是因为在地球上收集的与灶神星有关的陨石显示出明显的分化迹象，尽管轨道和旋转数据似乎反驳了巨大核心的存在。所以， 灶神星处于我们所理解的小行星和我们所认为的行星或原行星的边界上。.
HED陨石和灶神星地质学的重要性
最令人着迷的事实之一是，坠落到地球上的陨石中很大一部分来自灶神星。具体来说，被称为 HED 的陨石（霍华德陨石、辉长岩和双生陨石）使得人们能够在陆地实验室中分析灶神星地壳和地幔碎片。研究证实，它们的形成过程类似于岩石行星所经历的熔化和结晶过程，这强化了灶神星作为一个进化而复杂的天体的形象。
这些陨石表明，在某个时期，灶神星表面曾发生过剧烈的火山活动和火成过程。。专家认为，由于铝-26等放射性同位素衰变产生的热量，灶神星的内部可能已经熔化，从而形成了玄武岩地壳，并可能出现内部分化。然而，灶神星的表面因无数次撞击而遭到严重改变和“处理”，因此很难探测到古老的熔岩流和其他典型的原始火山结构。
灶神星的表面因巨大的陨石坑和独特的地质结构而闻名。。最引人注目的是位于南极的雷亚西尔维亚陨石坑，其直径约500公里（几乎与小行星本身一样大），中央的山峰高约20公里，是太阳系已知的第二高山，仅次于火星上的奥林匹斯山。另一个重要的陨石坑是 Veneneia，它几乎位于同一位置，而且更古老。这些撞击塑造了灶神星的地质历史，并将大量物质散布到太空中。
黎明号任务：灶神星知识的前后对比
灶神星研究的真正飞跃来自于美国宇航局的黎明号探测器。。黎明号探测器于 2007 年发射，经过由离子发动机驱动的长途飞行，于 2011 年 XNUMX 月到达灶神星的轨道，并花了一年多的时间对其进行研究，然后启程前往灶神星带中的矮行星谷神星。
黎明号拍摄了超过 31.000 张照片和 20 万张光谱 可见光和红外线，这使得能够对其表面、成分和重力场进行全球测绘和详细研究。其中一个主要挑战是确定灶神星的确切质量并优化探测器的轨道，因为它的低重力需要极其精确的计算。
主要科学目标包括：
- 确定灶神星（以及后来的谷神星）的组成和内部结构。
- 研究原始过程的地质痕迹和巨大碰撞的影响。
- 使用高分辨率相机和光谱仪绘制陨石坑、凹槽和表面异常地图。
- 分析表面的温度和热特性。
黎明号的数据证实了巨大的雷亚西尔维亚陨石坑和名为迪瓦利亚凹坑的赤道凹槽网络的存在。，可能是由撞击产生的冲击波形成的。 南北半球的差异变得明显其中，南边的陨石坑要年轻得多，主要由大型撞击从深层挖掘出来的物质组成，而北边的陨石坑则保留了太阳系中最古老的陨石坑。
至于内部结构，Dawn 提供了相互矛盾的数据。：分化原行星的经典模型仍然合理，但最近的测量倾向于更均匀内部的假设。这一困境仍然存在，并激发了新的研究方向。
表面、温度和矿物成分
灶神星的表面是矿物和地质对比的动态马赛克。光谱分析揭示了火山玄武岩的存在以及反射率（反照率）的显著变化。这里有大片的风化层（尘埃和细小的岩石碎片）以及黑色和闪亮的物质。较暗的物质似乎与富含碳的小行星撞击有关，撞击在火星表面留下了痕迹，而较浅的沉积物通常与最近从陨石坑中挖掘出来的物质有关。
灶神星上没有明显的大气层因此表面温度波动很大：中午时分可达-20°C，冬夜两极温度可降至-190°C。每日和季节性的温度波动范围从 -60°C 到 -130°C，具体取决于小行星的时间和位置。
灶神星地壳的厚度估计约为10公里。，尽管大型撞击偶尔也会到达深层，从而使地幔物质浮现出来。下面是不同的深成岩层，如果内部分化完成，则会出现铁镍核心。然而，这个核心是否真的存在，或者灶神星的内部是否比以前认为的更加均匀，仍有待确认。
撞击、碎片和灶神星家族
灶神星历史上最壮观的成果之一是其巨大的碰撞。大约十亿年前，撞击事件形成了雷亚西尔维亚陨石坑，喷出了该小行星总质量的约 1%。许多碎片形成了所谓的小行星带或 V 型小行星，在小行星带和近地小行星中都发现了它们的痕迹。有些甚至最终穿越地球轨道，成为地球上的陨石。
灶神星家族是太阳系中研究最深入的星系之一。自灶神星被确认以来，已有数十个天体被记录为暂时被困在与灶神星的轨道共振中（已确认的天体多达 40 个），尽管由于它们的相对质量较小，这些通常只是暂时的情况。
与灶神星有关的陨石对于重建小行星的年表和地质过程至关重要。。它们可以在地面实验室中分析与太阳系本身一样古老的材料，甚至可以与月球和火星上发现的材料进行比较。
“可见”的小行星：亮度和观测奇观
灶神星是夜空中最亮的小行星有时视星等可达+5,4，足以在黑暗的地方用肉眼看到。这种亮度部分归因于它的大小、高反照率和其表面的特性。 即使结合，也可以用双筒望远镜轻松辨别 相对于太阳而言，伸长率相对较低。
在最有利的冲日期间，可以在蛇夫座或天蝎座等星座中观测到灶神星。。其亮度变化取决于其轨道条件，并且根据太阳系的配置，可以在 +5,4 和 +8,5 之间波动。
灶神星与太阳系的形成
对灶神星的研究对于理解太阳系的起源至关重要。小行星，尤其是灶神星和谷神星等最大、进化程度最高的小行星，保留了行星和卫星形成过程的痕迹。与完全发育的行星不同，灶神星是一个“时间胶囊”，可以让我们回到4.500亿年前。
人们认为灶神星是在太阳系诞生几百万年后形成的。，当时仍存在大量原行星。木星的引力影响阻止了这些行星胚胎联合成一个更大的行星，使得灶神星成为那个混乱时代的幸存者之一。
最新发现和公开辩论
最近的研究颠覆了灶神星的传统形象。。黎明号任务的详细分析和主要科学期刊的出版物表明，灶神星的内部分化可能仅部分完成。根据密歇根州立大学和喷气推进实验室等团队的结论，缺乏明确的核心提出了这样一种可能性： 灶神星是一颗正在成长的行星的碎片，而不是一颗“受挫的”原行星。.
该假说认为，与灶神星相关的陨石表现出分化过程，但其本身并未达到完全分化的状态。。科学界仍在继续研究，以确认哪一个理论是最准确的。
灶神星仍然是了解太阳系过去的关键，并且仍然隐藏着有待发现的秘密。未来的任务和研究可能会对此有所启示。其历史的复杂性反映了我们行星附近岩石体的形成动态。
他们的研究提醒我们小行星作为了解过去的窗口的重要性，揭示了太阳系的历史比最初想象的更加动荡和多样化。
