灶神星

灶神星（4 Vesta）是第四颗被发现的小行星，也是小行星带质量最高的天体之一，灶神星的直径约为483公里，质量估计达到所有小行星带天体的9%。同时，灶神星的表面比不少小行星光亮，成为唯一一颗可在地球上可以肉眼看到的小行星。

[编辑] 发现

灶神星是被德国天文学家奥伯斯（Heinrich Wilhelm Olbers）在1807年3月29日发现的。他接受杰出数学家高斯的建议，以罗马神话的家庭与壁炉的女神维斯塔来命名，中国翻译为灶神星。

1807年发现灶神星之后，长达37年的时间中未再发现其他的小行星。在这段期间，只有四颗小行星为人所知，因此她们有自己的标志（符号），灶神星的标志具有壁炉边的风格（参见顶端的表格）。

[编辑] 符号

当用符号来标示时，灶神星通常是使用http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c1/4_Vesta_Unsimplified_Symbol.svg/27px-4_Vesta_Unsimplified_Symbol.svg.png。^[10]

[编辑] 物理性质

灶神星是第三大的小行星，并且是在2.5天文单位的柯克伍德空隙内侧最大的小行星。他的体积与2智神星持平。

灶神星的形状似乎已经受到重力的影响是扁圆球体，^[11]但是大的凹陷和突出使他在国际天文联合会第26届的大会中被断然的排除在行星之外。因此，灶神星将继续归类为小行星，仍属於太阳系内的小天体。

对小行星而言，他的自转（5.342小时）是比较快的，方向是顺行，北极点指向赤经20h32m，赤纬+48°，误差（不确定值）约10°，转轴倾角29°。^[11]

对表面温度的估计是当日正当中时是-20℃；在冬天，极点的温度低至-190℃，正常的白天与夜晚的温度各为-60℃和-130℃。以上的估计是在1996年5月6日，当灶神星非常接近近日点的时候完成的，细节则会随著季节有些许的变化。^[12]

[编辑] 地质

科学家有大量有力的样品可以研究灶神星，有超过200颗以上的HED陨石可以用於洞察灶神星的地质历史和结构。

灶神星被认为有以铁镍为主的金属核心，外面包覆著以橄榄石为主的地幔和岩石的地壳。是最早出现的富含钙铝（大约在45亿6千7百万年前，太阳系内最早凝固的物质），可能的时间排序如下：^[13][14][15]

• 大约以2—3百万年累积完成。
• 因为放射性衰变，所有的或是绝大部分的²⁶铝，经历4—5百万年，逐渐分离与沉降至核心。
• 地幔的对流作用，造成熔解与进一步的结晶作用，经历约6—7百万年，当80%的物质结晶之后，对流停止。
• 剩余的熔融物质经由喷发，或是经由熔岩喷发成为玄武岩，或是短暂的形成岩浆的海洋，形成地壳。
• 地壳的较深层因为结晶形成火成岩，更老的玄武岩因为来自新增表层的压力成为变质岩。
• 内部缓慢的冷却。

灶神星是唯一原封不动的更新过表面，并且是唯一经历行星分化的小行星。但是，现有的铁陨石和无球粒陨石未能在母体上被确认。在陨石的分类中，是在星子与炼狱的历史过程中，经由撞击产生的碎片。 灶神星的外壳被认为有下列的层次（依照深度排序）：^[16]

• 石化的风化层，来自於古铜钙无粒陨石和角砾岩的喷发。
• 玄武岩的熔岩流，来自於非推积性的喷发。
• 包括辉石、易变辉石、和斜长石等火成岩，来自於推积性的喷发。
• 有大颗粒的直辉石类火成岩，来自於古铜无球陨石。

依据V-型小行星的大小（经由大撞击期间被抛出的灶神星外壳碎片），与南极坑穴的深度（见下文）估计，外壳厚度大约是10公里。

[编辑] 表面特徵

使用哈柏太空望远镜和地基的望远镜，例如凯克望远镜，一些灶神星的表面特徵已经被辨认出来。

最明显的特徵是在邻近南极点有一个巨大的，直径460公里的雷亚希尔维亚盆地^[11]，他的宽度达到灶神星直径的80%，坑穴底部的深度达到13公里，外缘比周围的地形高出4～12公里，总高低差达到25公里，中心有一座18公里高的山峰突起。估计这次撞击大约将灶神星体积的1%抛出，灶神星族的V-型小行星就是由这次撞击产生的。如果真是这样，那麼在轰击下残留的灶神星族和V-型小行星仍有10公里大小的碎片，显示撞击发生在10亿年内较为年轻的年代。^[17]他也是HED陨石的来源，事实上，所有已知的V-型小行星的体积加总起来只有抛射出体积的6%，推测其他的碎片不是体积太小，就是进入了接近3：1的柯克伍德空隙，由於亚尔科夫斯基效应的摄动或辐射压而被抛离。使用光谱仪分析哈柏太空望远镜的影像^[17]显示坑穴已经击穿并显露出数层明显的地壳，甚至已经深达地函，因为在光谱中出现了橄榄石的光谱特徵。有趣的是，灶神星没有因为巨大的撞击打乱了更新过的层次。

还有几个大的陨石坑，直径约在150公里，深度7公里，也被观察到。一个宽达200公里反照率黑暗的区域已经被命名为奥伯斯，以尊崇灶神星的发现者。但在等高线图中并未显示出奥伯斯，因此他是个新生成的坑穴，还是古老的玄武岩表面，目前尚无从得知。^[18]他被选定为经度0°的参考点，定义上的本初子午线就穿过它的中心。

东半球和西半球显示出明显不同的地形，对哈柏太空望远镜影像的初步光谱分析，^[17]东半球显示有几种高反照率的地区，伴随著老年风化层的沉重坑穴高地地形，和深度足以探测火成岩地层的坑穴。另一方面，西半球的大片地区由被认为是玄武岩的黑暗地质组织占据的表面，或许类似於月海。

[编辑] 碎片

太阳系内许多种的小天体被认为是灶神星被撞击后产生的碎片，灶神星族的小行星和HED陨石就是例子。属於V-型小行星的1929 Kollaa已经被确认有和钙长辉长无粒陨石类似的成分堆积著，显示他的来源是灶神星地壳的深处。^[19]

因为有些陨石相信是来自灶神星的碎片，灶神星也就成为太阳系中五个有样本可供研究的天体。其余的是火星、月球、81P/威尔德二号彗星和地球本身。

[编辑] 探测

在1981年，一个探索小行星任务的计画被提交给欧洲太空总署，命名为「小行星重立光学和雷达分析」（ Asteroidal Gravity Optical and Radar Analysis，AGORA），这艘太空船预计在1990—1994年间发射，并执行两次大的小行星飞越，此一任务的首选目标视灶神星。AGORA将经过火星，或是利用小的离子引擎以重力抛射弹道抵达小行星带。不过，这项建议被ESA拒绝了。一个NASA–ESA联合起草的「太阳电力推进多颗小行星轨道」（ Multiple Asteroid Orbiter with Solar Electric Propulsion，MAOSEP），包括灶神星轨道的特遣任务被提出来。NASA 表示它们对小行星的任务不感兴趣，而ESA则成立了技术小组研究使用的离子引擎的太空船。在1980年代还有德国、法国、义大利和苏联都提出了前往小行星带的其他任务，但都没有得到被批准^[20]。

在1990年代初，NASA启动探索计画，这是一系列低成本的科学特遣任务。在1996年，这个计画的研究小组建议将使用离子引擎太空船探测小行星带的计画提升为高度优先任务。但几年来，这个计画仍然有经费上的问题，而且直到2004年，曙光号太空船才通过关键性的设计审查^[21]。

NASA的曙光号探测器在2007年9月27日发射，是第一艘前往灶神星的太空船。它将从2011年7月16日开始环绕灶神星一年，直到2012年的7月^[22]。这会配合灶神星南半球的夏末，所以在南极的大坑会被阳光照亮；因为在灶神星的一季长达11个月，北半球，包括对面受到挤压而断裂的火山口，在「曙光号」离开轨道之前，都能被他的照相机观察到^[23]。

在2011年5月3日，曙光号在距离灶神星120万公里的距离上拍得它的第一张影像^[24]。在离开灶神星的轨道之后，曙光号将继续前往其它的目标，谷神星 ，虽然还没有分配谷神星的轨道任务能够使用多少的燃料，但之后可能会使用剩余的燃料，继续探索小行星带。这艘太空船将是第一艘以高效能的离子驱动引擎进入超过一颗天体以上遶行轨道的太空船^[21]。一但曙光号抵达灶神星，科学家将能够基於重力的交互作用精确的计算灶神星的质量。这将使科学家能利用灶神星的摄动更精确的估计出其它小行星的质量^[21]。