【深度認識】灶神星

我們日常生活中總離不開烹飪和食物，但你又是否知道，在太陽系中真的有一顆天體以「廚神」之名命名？今天要帶大家認識的是「灶神星」（Vesta），它是小行星帶中數一數二的重要角色，也是科學家研究太陽系歷史的重要線索。讓我們一起來看看這顆「太陽系廚房」裡的主角，揭開它神秘的面紗！

灶神星是甚麼？——小行星帶的巨人

灶神星（Vesta）是一顆位於火星和木星軌道之間的小行星帶（Asteroid Belt）內的大型小行星。它於1807年由德國天文學家海因利希·歐伯斯發現，名字取自羅馬神話中的灶神（Vesta），象徵家庭和火爐的守護者。

在小行星帶上，有無數碎石和岩塊，但灶神星曾一度獲認為是「準行星」（protoplanet）——也就是說，在太陽系形成初期，它本來有機會長成行星，但因木星的引力擾動與物料有限而「半途而廢」。

基本參數大解構｜灶神星vs.地球vs.太陽

• 體積：灶神星直徑約525公里，體積約2.57×10⁸立方公里，約為香港島東西距離的9倍。如果以地球來比較，地球直徑約12,742公里，體積達10¹²立方公里，灶神星的體積遠小於地球。
• 質量：灶神星質量約2.59×10²⁰公斤，僅為地球質量的0.000035倍（相當於700萬億噸，約3,000萬個大嶼山）。
• 與地球距離：灶神星繞太陽運行軌道的半長軸約2.36天文單位（AU），即約3.53億公里。地球距離太陽1 AU（約1.5億公里），如灶神星在最近時可距地球約1.14億至3億公里。
• 表面溫度：灶神星表面日間最高約−20°C，夜間氣溫可低至−190°C，非常極端而接近真空的環境；相比之下，地球的平均溫度約15°C，太陽表面溫度高達5,500°C。
• 成分（組成）：灶神星內部分層明顯，有金屬核（主要是鐵和鎳），矽酸鹽的地幔及火成岩質地的外殼，這點跟地球有點相似。不少「HED隕石」（一類從灶神星源出的隕石樣本）被發現於地球，有助科學家推斷它的組成。
• 自轉週期：灶神星自轉一周僅需約5.34小時，比地球自轉快（地球：24小時/一日）。
• 公轉週期：圍繞太陽公轉一圈約3.63地球年（即1,325日）。

如果用生活例子：將灶神星縮小成一顆魚蛋，地球就像一個籃球，太陽則是一座15層樓高的大樓！

灶神星的歷史與發現

灶神星於1807年由德國天文學家歐伯斯（Heinrich Wilhelm Olbers）在小行星帶被發現，它是第四顆被發現的小行星。科學家起初認為那帶是古代一顆爆炸行星的遺留物，後來發現其實是「未完成的行星」聚落。灶神星也曾一度被華麗列為「行星」，其名稱在過去近二百年科學文獻中歷亦為「小行星（Asteroid）」與「準行星（Protoplanet）」反覆。

2011年，美國NASA的黎明號（Dawn）太空船進入灶神星軌道，進行了長達一年的近距觀測，這是人類首度以軌道飛行器近距離探測灶神星，獲得大量影像及數據，更發現其表面有巨大撞擊坑與奇異明亮物質。

外形特點與地質結構

灶神星的外形並非完美球體，而是因轉動快、重力太小，呈現略扁且兩極稍微「凹」進的橢圓形。最引人注目的是南半球的直徑超過500公里的雷亞西亞撞擊坑（Rheasilvia），坑底有一座近23公里高的大型中央峰，幾乎是地球最高山珠穆朗瑪峰的2.5倍。

其地質結構高度分層，包括鐵鎳金屬核心、由矽酸鹽組成的地幔和火成岩質地殼。灶神星的分層結構顯示它早期經歷了火山作用（內部熔融），有別於大部分無分層的小行星，過程有如地球的早期歷史，「未完成」的地球。

與地球和太陽的比較

體積上，灶神星只是地球的一粒小石子，但其內部分層卻極為地球化學和地質演化提供難得的參考。灶神星雖有「地殼－地幔－核心」結構，但因質量過小、未能聚集更多物質，其引力也無法使自身變成真正的圓球——這就是它和地球甚至和較小的冥王星的最大分野。

灶神星平均與太陽距離比地球遠1.5倍（2.36 AU vs 1 AU），因而接收的太陽能也只有地球的約18%。它的自轉非常快——一日只有5小時多，是太陽系中自轉較快的小行星之一。

表面景觀與探索發現

2011-2012年間，黎明號太空船詳細拍攝灶神星，其表面岩石以斑駁灰白為主，分布大批撞擊坑，有「明亮物質」似鹽份或其他礦物反射太陽光。南北極區分別是古舊的撞擊坑遺跡，顯示其地質歷史最少20億年；同區的「賽拉莉亞」（Cerealia）及「維尼亞莉亞」（Veneneia）大坑，直徑幾接近或超過灶神星本身一半大小，灰白的岩石和稀疏的隕坑密度證明它曾多次遭遇宇宙撞擊。

灶神星有不少「HED隕石」（Howardite, Eucrite, Diogenite）被科學家證明來自其表面。這些隕石早於幾十到數百萬年前因撞擊被揚射離開，部分最終墜落地球，成為我們直接研究太陽系早期演化的樣本。

灶神星的現代研究價值

為甚麼灶神星如此受矚目？正因它代表一個「未完成的地球」，正處於行星與小行星之間的界線。研究它的地質結構與撞擊史，科學家得以窺探太陽系4.6億年前的混沌初生。它亦證實了「分層天體」原來早於太陽系開端已出現，反映行星形成的多樣性。舉個例子——地球有分層與板塊運動、月球有分層但已冷卻死寂，而灶神星則是只「完成一半」的小型版本。

NASA的黎明號影像，讓我們分析其礦物組合與表面形成過程，了解當年的「原行星」如何因大行星木星的干擾而停留於小行星帶，最終未能長成巨型天體。

未來的天文探測和灶神星

現時，灶神星是太陽系探測的寶庫。未來的太空任務可望在灶神星甚至採礦或擷取岩石樣本。科學家希望灶神星「冷凍」的古老物質可提供太陽系如何從「積木」拼湊成行星的答案，甚至推敲地球最早期的地質演化。

總結——太陽系「小廚神」的啟示

灶神星既古老又現代，既代表行星的雛形，又是我們穿越時空窺看地球早期形成過程的一面鏡子。它的分層結構、神秘的巨大撞擊坑、源自其表面的隕石樣本，每一項都為科學家提供無比寶貴的資訊。即使你不是天文迷，不妨在夜空中想像——在太陽和地球之間，有無數像灶神星這樣未成長為「龐然大物」的天體，靜靜訴說太陽系的開天闢地故事。

當你下次於廚房煮飯時，不妨記得灶神星的名字。它既是廚神，也是太陽系形成的「原材料寶庫」。透過了解這顆微小卻不凡的天體，我們不單窺看宇宙的深邃，更細味自然界最原始的奧秘。灶神星——故事未完，等待人類的探索新篇章！