在太陽系中，木星與火星軌道之間有一大群小行星，它們與內行星(即地球、水星、金星和火星)同根同源，都是“萌芽時期”的行星，但由於木星強大吸引力的“擾動”，使得它們無緣形成大行星，而成為太陽系的“小字輩”。小行星是在太陽系的撞擊環境中保存下來的，並且完好無損地保留了自它們形成以來的一切，所以科學家對它們非常關注，瞭解它們，可以幫助科學家瞭解太陽系早期的形成和以後的演化情況。
最近十多年來，在對太陽系特別是對小行星的觀測和理論研究中，科學家對太陽系的結構有了新的瞭解，以至最終對冥王星的行星身份提出了質疑。2006年8月在捷克首都布拉格舉行的國際天文學聯合會第26屆大會上，天文學家通過投票最後決定把冥王星從行星位置上拉下來，降為矮行星，同時將原來的小行星穀神星升級為矮行星。
冥王星
冥王星的“降級”和穀神星的“升遷”使太陽系小天體成為科學大眾關注的熱點。
在太陽系小行星隊伍裡，最受科學家關注的是兩個“大哥”——灶神星
灶神星
和穀神星。
穀神星
灶神星是乾燥的，穀神星則是潮溼的，有塵土和類似黏土的表面，表面下還有水的痕跡。這些差異表明兩者由不同的路線演化而來，研究這些差異就有可能揭示太陽系的來龍去脈。
發現穀神星
它曾被人們認為是一顆“丟失的行星”。神星是最早發現的小行星，它的發現十分有趣。1764年，德國一位名叫丹尼爾·提丟斯的中學教師根據已經知道的水星、金星、地球、火星、木星和土星到太陽的距離，做了一項有趣的“數字遊戲”：“如果假設土星到太陽的距離為100個單位，那麼水星是4個單位，金星是4+3=7個單位，地球是4+6=10個單位，火星是4+12=16個單位。但是，在火星以下就出現了例外，因為按照這個數列，火星以下的星體位置應為4+24=28個單位，但在那個位置上，既沒有發現行星，也沒有發現任何衛星。難道造物主使一個行星離開了那兒，才造成這個空隙?不!我們可以滿懷信心地打賭，毫無疑問，那兒一定會有天體——或許是尚未發現的火星的衛星，甚至可以加上木星的幾個衛星。越過這個空隙後，木星到太陽的距離是4+48=52個單位，土星是4+96=100個單位。”
上述這段話經過當時的柏林天文臺臺長約翰·埃立特·波得教授的修正和介紹之後，成為著名的“提丟斯一波得定則”。1781年，天文學家威廉·赫歇爾發現了位於土星軌道外的天王星。經檢驗，天王星也遵從“提丟斯一波得定則”。這樣一來，“提丟斯一波得定則”在人們眼中的可信度就更高了。
按照“提丟斯一波得定則”，在距離太陽2.8個天文單位(天文單位是指太陽到地球的距離，1個天文單位約等於1.5億千米)的區域，也就是在火星和木星軌道之間，應該有一顆行星，但長期以來天文學家在那裡並沒有發現天體，於是有人估計，這顆未露身影的行星一定是個“小不點兒”，從地球上用人的肉眼看不見。為了尋找這個不肯露面的“小不點兒”，波得當時呼籲天文學家合作，在黃道面(黃道面就是地球圍繞太陽的公轉軌道所在的平面。由於月球和其他行星等天體的引力影響地球的公轉運動，黃道面在空間的位置總是在不規則地連續變化，但在變動中，任一時間這個平面總是通過太陽中心)上來個嚴密搜索。法國天文學家拉朗德則進一步建議，把整個黃道帶分成24個區域，請24位有經驗的實驗天文學家分別負責搜索。
拉朗德
於是，波得和拉朗德在黃道上撒下天羅地網，嚴嚴實實地搜索了4年，結果仍然一無所獲。與此同時，德國人還組織了“天空巡警隊”，用望遠鏡對黃道十二宮附近天空進行“巡邏”，結果也是無功而返。
俗語說得好：有心栽花花不發，無意插柳柳成蔭。1801年1月1日，新年鐘聲剛剛響過，意大利西西里天文臺就傳出消息：朱塞佩，皮亞齊在金牛座裡尋找M87時，發現了一個移動天體。皮亞齊以為這是一顆彗星，但他總共只觀測了24小時就因病中止了觀測，因此無法確定這個移動天體究竟是不是彗星。
朱塞佩，皮亞齊
更令人沮喪的是，此後不久，這顆星就被湮沒在強烈的陽光裡，很難進行觀測了，到1801年底，當時才24歲的卡爾·弗裡德里奇·高斯開發出一個確定天體軌道的有效方法，結果他僅用了幾周時間就對這顆“彗星”將要出現的位置作出了預報。高斯將預報結果寄給了歐內斯廷天文臺臺長馮·贊奇。1801年12月31日，馮。贊奇果然在高斯預報的位置附近發現了這顆星。第二天，皮亞齊和一位“天空巡警隊”隊員、業餘天文愛好者奧伯斯醫生也觀測到了它。經計算，它的軌道是橢圓，不是拋物線。因此確認它不是彗星，而是行星。
奧伯斯
距離太陽2.8個天文單位的星——“2.8星”終於找到了，它與太陽的距離是2.77個天文單位，四捨五入後正好是2.8個天文單位，“提丟斯一波得定則”看來被驗證了。
新天體發現後，就應當給它命名。根據慣例，先由發現者提名，再由國際天文機構正式命名。皮亞齊建議用羅馬神話中的植物女神和西西里國王費迪南德三世的名字共同命名這顆星，叫做“賽麗絲-費迪南德”，但其他國家的天文學家不接受“費迪南德”，於是這個新發現的天體被命名為“賽麗絲”。不過，在德國賽麗絲被叫做赫拉，在希臘被叫做狄米特，而在英語國家中狄米特又是小行星的名字。這樣一來，這顆星的名字變得十分混亂。1802年，威廉·赫歇爾爵士為這類天體創造了一個名字叫小行星——“它們像小星，即使非常好的望遠鏡也難以鑑別它們。”在我國，它被叫做穀神星或1號小行星。
穀神星引起了天文學家的極大興趣，他們經過觀測、計算和分析最終確定了它的軌道、體積和質量。計算結果出來後，一些天文學家歡欣鼓舞，認為未露面的行星終於找到了，但也有天文學家不以為然，他們說，這顆星的亮度只有7～8等(星等是用來表示星的亮度的天文學單位)，體積不到月球的1 ／4，因而算不上行星，最多隻能算作小行星。在此情況下，科學家作出瞭如此假想：或許“2.8星”並未真正露面，還需繼續尋找。於是，“天空巡警隊”的隊員們夜復一夜地堅守在望遠鏡旁，唯恐這顆不肯露面的“行星”悄悄溜了過去。
還是俗語說得好，功夫不負有心人。1802年3月28日夜晚，那位在尋找穀神星中立過汗馬功勞的“天空巡警隊”隊員奧伯斯醫生，在室女座裡找到一顆亮度為7等的新天體。它就是天文學家心儀已久的“2.8星”嗎?人們立即進行查證，結果大失所望，原來這也是一顆小行星(後被命名為智神星，和希臘神話中的智慧女神同名)。
接著，天文學家又相繼發現了第三顆和第四顆小行星一一婚神星和灶神星。此後科學家才恍然大悟：在距離太陽2.8個天文單位的火星和木星軌道之間，其實不只有一顆行星，而是有一群小行星。天文學家現在已經知道，這裡是一個小行星帶，被稱為“小行星主帶”，裡面有數以千計的小行星，已發現的就有幾千顆。
婚神星
穀神星“升迂”
它幸運地從小行星“升遷”為矮行星。
在眾多小行星中，最先發現的穀神星最引人注目'因為無論是體積還是質量，它都是小行星中的“老大”。它的直徑約為950千米，質量約為94億億噸，佔到小行星主帶總質量的32％。穀神星的體積和質量允許它成為一個近似球體，也就是說它具有近似流體靜力平衡的形狀，這正是第26屆國際天文學聯合大會把它“升遷”為矮行星的原因之一。
近年來，天文學家對穀神星的觀測取得了很大進展。哈勃空間望遠鏡對它的表面形態進行了觀測，拍攝到了它的紫外圖像和可見光圖像，地面上的凱克望遠鏡則拍攝到了它的近紅外圖像。
作為小行星主帶中的“老大”，穀神星究竟屬於哪種星呢?天文學家在這個問題上一直存在分歧。在第五顆小行星被發現之前，穀神星和其他3顆小行星都被指定為行星，堂而皇之地在太陽系行星隊伍裡呆了半個世紀。直到第五顆小行星被發現，這時人們才認識到太陽系小行星帶，開始把穀神星看作小行星。
最近十多年來，太陽系觀測和理論研究的進展使人們對太陽系結構有了新的認識，其中最突出的就是對冥王星的行星身份提出了質疑。在第26屆國際天文學聯合大會上，這種質疑達到高潮，冥王星最終從行星被降為矮行星，而穀神星則被提升為矮行星。
那麼，怎樣區別行星、矮行星和小行星呢?國際天文學聯合大會在2006年8月24日做出的決議中，對太陽系各類天體給出瞭如下定義：
1 行星是具有如下所有性質的天體：①位於圍繞太陽的軌道上；②有足夠大的質量來克服固體應力以達到流體靜力平衡的形狀(近於球形)；③已經清空了其軌道附近的區域。
2 矮行星是具有如下所有性質的天體：①位於圍繞太陽的軌道上；②有足夠大的質量來克服固體應力以達到流體靜力平衡的形狀(近於球形)；③還沒有清空其軌道附近的區域；④不是一顆衛星。
3 其他所有圍繞太陽運動的不是衛星的天體，應被統稱為“太陽系小天體”。
按照上述定義，矮行星和行星的主要區別在於軌道附近是否已清空。據此，穀神星不是行星，因為它同小行星主帶中數以千計的其他小行星有著共同的軌道。因此，現在的天文學家將它跟處於太陽系邊緣的柯伊伯帶內的較大天體，包括冥王星、誇歐爾、奧克斯以及位於比較遙遠的瀰漫盤裡的厄里斯等放在一起，歸類為矮行星。穀神星是小行星主帶裡唯一的矮行星，而且是太陽系中得到證認的最小的矮行星。也有科學家提出雙重分類的觀點，認為穀神星同時仍然是一顆小行星。
通過紅外觀測，天文學家已經初步瞭解了穀神星表面的物質成分，其中最主要的成分是氫。在天文學上，氫是水的代名詞，穀神星表面存在氫暗示它上面存在大量的水。有科學家經過分析指出，穀神星內部是不均勻的，最裡面是岩石構成的核心，核心外面覆蓋著水冰組成的幔。冰幔厚度在60～120千米之間，可能含有2億立方千米水，水的質量佔穀神星質量的16％-26％，水的體積佔穀神星體積的30％-60％。比地球上的淡水數量還多。在穀神星表面之下甚至可能有一個裝滿液態水的海，這裡有可能成為研究地外生命的一個區域。由此看來，這是一顆多麼誘人的星啊!
研究穀神星對於瞭解天體演化史也有極其重要的價值。穀神星是46億年前形成小行星主帶時留下來的一個行星胚胎(又叫原始行星)，與內太陽系裡的天體(包括從月球到火星大小的一切天體)屬於同一類型。內太陽系裡的其他行星胚胎，有的在演化過程中同別的行星胚胎合併形成了類地行星，其餘的則被木星的強大引力拋到太陽系之外。穀神星則是個例外，它幸運地且比較完好地保存了下來，因而成為考察太陽系早期歷史和演化過程的珍貴樣品。
此外，穀神星的演化過程比較簡單。它在吸收各種放射性元素，特別是半衰期(放射性物質衰減一半的時間叫做半衰期)較短的鋁26的衰變能量之後，很快分化成岩石核心和結冰的幔，在水、火山和地質構造等過程影響下，古老地質特徵受到侵蝕，發生了改變。但由於體積小，穀神星很快冷卻並停止風化，表面的水冰通過昇華散失，留下各種水合物礦藏，例如黏土和碳酸鹽等。現在的穀神星在地質意義上是一個死的天體，表面僅受到撞擊影響。高分辨率紫外圖像顯示，在穀神星表面有幾個撞擊坑。
灶神星之爭
它究竟是小行星還是矮行星?
在第26屆國際天文學聯合大會上，人們還對一個問題爭論得很激烈，這就是灶神星能否算矮行星。
灶神星是第四顆被發現的小行星，由證認了穀神星、發現了智神星的“天空巡警隊”隊員奧伯斯醫生在1807年3月29日發現。和穀神星一樣，灶神星的軌道也位於木星與火星軌道之間的小行星主帶內。它環繞太陽旋轉，運行軌道是橢圓，軌道到太陽的最短距離是2.151個天文單位，最長距離是2.572個天文單位，到太陽的平均距離是2.362個天文單位，繞太陽運行一週耗時1325.15天，是地球的3.6倍。
灶神星自轉1周的時間是5小時20分31秒，轉得比較快。有趣的是，它的北極不是指向天球北極，而是指向天鵝座，因此它是側著身子在軌道上運行的。它同穀神星一樣不是行星，因為它同小行星主帶中的其他小行星有著共同的軌道。那可否將它歸類為矮行星呢?這要看它是否符合其他條件。
經過多次測量發現，灶神星的平均尺寸是578千米x560千米x458千米，與直徑530千米的球體相當，其體積不到穀神星體積的56％，與2號小行星智神星相當。灶神星的質量只有智神星質量的25％，因此它是一個密度比智神星小得多的天體。由於質量小，沒有足夠大的質量來克服固體應力以達到流體靜力平衡的形狀，所以它是一個扁球體，不符合矮行星條件。
灶神星和其他太陽系小天體一樣，本身不發光，依靠反射太陽光而發亮。它的亮度既同它到太陽的距離有關，也同它到地球的距離有關，還取決於它的表面反射太陽光的能力。平均而言，灶神星到太陽的距離比穀神星近，目前它的軌道仍在穀神星軌道里面，而灶神星表面反射太陽光的能力又較強，所以灶神星是太陽系裡最亮的一顆小天體，平均亮度達到6.5等。星等是用來表示星的亮度的單位，肉眼看到的星亮度稱為視星等，用數字表示，星越暗數字越大，例如7等星比6等星約暗2.5倍，6等星比5等星約暗2.5倍。視力好的人能看到6等星。顯然，亮度為6.5等的灶神星在一般情況下是肉眼看不見的，但偶爾在黑暗的天空背景下也能看到。2007年5-6月期間，灶神星運行到距離太陽最近的位置，當時它的亮度達到5.4等，僅憑肉眼就能看見。
當然，要想了解灶神星的表面細節，用眼睛看是不夠的。天文學家利用哈勃空間望遠鏡和凱克望遠鏡對灶神星進行觀測，發現它表面存在一些巨大的撞擊坑。其中，最突出的是灶神星南極附近的巨大撞擊坑，其直徑達400千米，寬度佔整個灶神星直徑的80％，底部約在13千米以下，邊緣高出周圍地形4～12千米，表面有長達25千米的鮮明輪廓，中央峰比坑底高出18千米。
這些巨坑是怎麼形成的?多數天文學家認為是撞擊造成的。他們估計，在撞擊中灶神星失去了大約1％的體積。夭文學家相信，灶神星“家族”(從灶神星上撞擊出來的碎片)、V型小行星(火成岩成分的小行星)和海德流星(一類流星名稱)都可能是灶神星被撞擊的結果。
如果上述觀點正確，那麼在碰撞中留下來的長達10千米的灶神星“家族”碎片和V型小行星碎片就表明，撞擊發生在大約10億年前，而海德流星最初也起源於那裡。但這裡有一個疑問：所有已知的v型小行星的體積加在一起，也只有灶神星被拋出去體積的6％左右，那麼其餘94％到哪裡去了呢?
一些科學家認為這些碎片有兩種“歸宿”：一是以小碎片形式被拋到了小行星環縫裡，二是被“騷擾”到了別處。哈勃空間望遠鏡的觀測結果指出，灶神星表面最大的撞擊坑已經深深陷入到灶神星的幾個明顯分開的殼層裡，可能還進入了星幔。這些觀測結果似乎為丟失的灶神星碎片找到了去向，間接證明了撞擊的可能性。但要得出最終結論還需進一步觀測。
灶神星表面的坑引起了天文學家的極大興趣。在第26屆國際天文學聯合大會上，代表們就灶神星的表面凹陷和南極的巨坑展開了熱烈討論，這種討論最後影響到灶神星的歸屬。代表們認為，談論灶神星能不能劃為矮行星為時過早，應該繼續把它稱做太陽系小天體。“如果將來有令人信服的證據能夠說明灶神星南極的奇怪形狀不是嚴重撞擊形成的盆地，而是力的平衡的結果，那麼即使它的質量只有穀神星的28％，也可以列為矮行星。”
其實，灶神星的表面形態很複雜，除了表面凹陷和南極坑以外，它的東西兩個半球地形也顯著不同。東半球反射太陽光的能力較強，是遭受嚴重撞擊的高原地形，有極其古老的表土和一些撞擊坑。西半球則主要是暗黑的地質單元。天文學家普遍認為，這些地質單元就像月海那樣，是玄武岩表面。
由於大量流星都被視為來自灶神星的碎片，所以灶神星就跟火星、月球、威爾德_2彗星和地球一樣，是太陽系內留有物理樣品的5個天體之一。這些樣品對於研究太陽系起源和演化具有十分珍貴的價值。
科學家現已知道，灶神星的結構和地球一樣可分為三層：由金屬鐵和鎳組成的核，核的外面覆蓋著一層橄欖石幔，幔的外面是星殼。灶神星演化的時間脈絡是：在200-萬300萬年內完成吸積；在400萬～500萬年內由放射性衰變的能量加熱，完成熔化，導致金屬核分離；在600萬-700萬年內，對流的結晶，在80％的物質結晶後對流停止；剩餘物質受到擠壓形成星殼，或者成為爆發過程中的玄武岩熔岩，或者形成壽命短暫的岩漿海，當較老的熔岩因受到較新表面層的壓力而變形時，星核的較深層次便結晶成為深層巖；最後，灶神星內部慢慢冷卻，成為現在的樣子。
綜上所述，灶神星是乾燥的，演化的，表面受到嚴重撞擊，有著不同的形態。這些特徵暗示它和穀神星具有不同的演化路徑。將它與穀神星一道研究，相互比對，能夠更加清晰地揭示太陽系的演化過程。
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