最后更新：2024年9月29日

谷神星：小行星与矮行星的边界

谷神星，太阳系中的一个非典型天体

谷神星是位于火星与木星之间主小行星带中最大的天体。自2006年起，国际天文学联合会（IAU）正式将其归类为矮行星，它代表了小行星与矮行星之间的物理和分类学边界。这种双重性引发了关于其物理特性、形成与演化的根本性问题。

谷神星的平均直径约为940公里，是主小行星带中最大的天体。其质量估计为9.39×10²⁰千克，约占主带总质量的30%。平均密度约为2.16克/立方厘米，表明其由硅酸盐岩石和水冰混合组成。这种中等密度是一个关键物理指标，揭示谷神星并非简单的岩石小行星，而是含有大量挥发性物质。

注：谷神星水冰中主要含有挥发性物质，伴有水合矿物，可能还含有氨等其他挥发性化合物的痕迹。这种成分在很大程度上解释了其介于岩石小行星与冰矮行星之间的物理特性。

黎明号任务的引力研究与观测表明，谷神星很可能发生了分化：致密的岩石核心周围包裹着部分或完全固态的水冰地幔。这种物理分化过程需要足够的内热（可能由放射性衰变和引力收缩产生），使物质能够根据密度进行分离。

国际天文学联合会将矮行星定义为：绕太阳运行、质量足以通过自身引力形成流体静力平衡形状（近似球形），但未能清空其轨道附近其他碎屑的天体。谷神星符合这些标准：其形状近似球形（精确测量证实其达到流体静力平衡状态），但轨道区域并不十分清晰，这与经典行星不同。

另一方面，小行星通常体积较小、形状不规则，且未经历分异过程（即没有明显的内部层状结构），尽管这种区分并非绝对。因此，谷神星恰好处于这两类天体的交汇点，这也解释了其混合属性的成因。

由于其物理特性和位置，谷神星构成了理解行星形成过程（尤其是小天体与行星之间的过渡）的天然实验室。冰水的存在以及过去或现在的低温火山活动也凸显了该天体的地球物理复杂性。

特征	谷神星	典型小行星	典型矮行星
直径（公里）	≈ 940	10 - 500（例如，灶神星 ≈ 525 公里）	数百至数千（冥王星 ≈ 2377 公里）
密度（g/cm³）	2.16（表示冰和岩石）	2.0 - 3.5（主要为岩石或金属质地）	1.8 - 2.1（例如：冥王星 1.85；阋神星 2.52）
形状	几乎呈球形（流体静力平衡形状）	通常不规则	几乎呈球形
内部差异化	推测（岩石核心 + 冰幔）	通常未分化	是的，差异化的
轨道清除	（主带）无	No	不（不同于经典行星）