过去30年来，我们对小行星的认识可以说突飞猛进。而这一转变得从20世纪80—90年代，天文学家将雷达波束对准接近地球的几个小行星说起。通过研究雷达波束是如何从小行星的不同部分反射回地球的，天文学家得到了第一张能够看清小行星形状的三维图像。显然，这些小行星既不是平整的圆球形，也不是和行星一样的近圆形。它们的表面凹凸不平，坑坑洼洼。有些看起来甚至像哑铃，就好像两个单独的天体，只靠引力维系在一起而已。
随着航天器不断拍摄小行星的细节照，情况变得更清晰了。20世纪90年代，“伽利略号”航天器在飞往木星途中，近距离飞掠过两颗S型小行星——加斯普拉和艾达（图13-2）。结果显示，这两颗小行星呈有棱角的扁长形，表面有多处撞击坑和断裂。“伽利略号”还发现了艾达的一个小卫星——艾卫，直径约等于1.5千米。这是第一个被发现的小行星卫星。
图13-2 小行星艾达和它的卫星艾卫。图片中的主带小行星艾达及其卫星艾卫，由“伽利略号”探测器于1993年拍摄。这是小行星也能拥有卫星的第一个铁证。艾达长约56千米，艾卫只有1.4千米长（图片来源：NASA/JPL）
对于一些小行星拥有卫星这一现象，今天我们并不感到太意外。小行星之间的剧烈碰撞可以产生大量碎片，这些碎片在引力作用下互相吸引。近来的计算机模拟表明，很多碎片很可能重新聚集在一起形成较大的天体，这些天体也可能相互绕转。继艾卫被发现后，天文学家利用望远镜又发现了其他小行星的多个卫星。
NASA在1996年发射的会合-舒梅克号是第一个专门研究小行星的探测卫星。该航天器的主要目标为一颗S型近地小行星——爱神星。爱神星的轨道离地球相对较近，但由于燃料有限，会合-舒梅克号不得不选用一条迂回的航线，即先进入小行星带，再往回经过地球，利用地球的引力将它送到爱神星。
会合-舒梅克号沿途还经过了另一颗小行星——玛蒂尔德（Mathilde），这让我们得以首次一睹C型小行星的真容。事实上，玛蒂尔德和其他小行星不太一样。玛蒂尔德大体上呈球形，但它的表面镶嵌着5个巨大的陨击坑，看起来就像一颗破了大洞的高尔夫球。要是玛蒂尔德是坚硬的固体的话，随便一个撞击早就让它粉身碎骨了。而玛蒂尔德却能“大难不死”，这说明它其实是一个“碎石堆”——仅靠引力维系在一起的一堆松散的碎片。令人出乎意料的是，计算机模拟显示碎石堆比固态天体更难被击碎，因为冲击产生的许多能量会使碎石堆的碎片晃动并升温，而不是将它们甩进太空。玛蒂尔德的密度极低，低于坚石密度的一半，仅略高于水的密度，而且它的内部存在着大量空位——因为该小行星的引力太小，所以无法缩小碎石间的缝隙。
最后，会合-舒梅克号在2000年的情人节当天成功到达并进入爱神星轨道。探测结果显示，爱神星的外形酷似一根香蕉，长度约为34千米，表面分布着几个大型陨击坑（图13-3）。会合-舒梅克号用了整整一年时间绘制爱神星的详细地图并研究其组分。爱神星看起来是一颗固态天体而非碎石堆，但它的表面布满了大碰撞后留下的巨石，并且还覆盖着一层大约几十米厚的尘埃和小石块，有些地方还形成了“池塘”，那是尘埃被打散后填平了陨击坑形成的极为平整的表面（图13-4）。
图13-3 近地小行星爱神星。图中为爱神星的南半球，由会合-舒梅克号探测器于2000年11月30日拍摄。爱神星的长度约为34千米（图片来源：NASA/JPL/JHUAPL）(www.xing528.com)
图13-4 会合-舒梅克号在2001年低空掠过爱神星时拍到的爱神星近距离图片。从左上到右下为分辨率递增的爱神星坑洼的表面。上面两张图中对应的实际距离为550米，下面两张图中对应的实际距离为230米（图片来源：NASA/JPL/JHUAPL）
NASA后来做出一项大胆决定，以该航天器软着陆爱神星表面的方式终结该次太空任务，这一行动并不在原来的计划之中。这也是航天器首次登陆小行星。经过几番演习后，会合-舒梅克号终于安全着陆，而且还在下降过程中传输了一系列爱神星的特写照。着陆后的两周时间里，传感器一直马不停蹄地仔细检测小行星的成分，并将结果发送回地球。结果显示，在所有陨石种类中，爱神星的成分更接近普通粒状体陨石，这一发现力证了粒状体陨石来自S型小行星。10年后，这一发现再次被“隼鸟号”探测器证实了。
“隼鸟号”是日本航天局在2003年发射的一个小行星探测器，它的主要目标是采集并送回人类史上第一份小行星样本。两年后，“隼鸟号”到达了目的地——主带小行星丝川，并拍摄了高分辨率的照片。资料显示，丝川和玛蒂尔德一样是一个碎石堆，表面陨击坑极少。“隼鸟号”曾两次登上丝川表面，但用于采集样本的机制两次都未能正常运转。幸亏它的机械臂挖掘到一些幼细的尘埃粒子，并将其储存在采样器里。尽管经历了一连串的故障失败，“隼鸟号”最终还是成功带回了一份含有1 534颗小颗粒的珍贵样本返回地球。科学家在对这些尘埃进行分析后发现，丝川是由一颗大型小行星内部的碎片构成的。从样本的太空风化程度来看，丝川表面的尘埃在太空中暴露的时间为800万年左右，因此它很可能是在近期的一次碰撞中产生的。
迄今为止，航天器已经近距离接触过8颗小行星，并取得了足够清晰的图片。而它们之中最与众不同的要数“罗塞塔号”在2010年造访的司琴星（Lutetia），司琴星是一颗直径约为100千米的不规则小行星（图13-5）。根据它的光谱，天文学家将它划入M型小行星，这类小行星通常被认为是铁陨石的母体。它的表面没有金属存在的迹象，但它却是已知小行星中密度最高的一个，如果它的内部含有大量铁，就能解释这种情况了。结合“罗塞塔号”采集到的数据和斯皮策空间望远镜的观察结果，司琴星可能是我们在第5章介绍过的一种罕见陨石（顽辉球粒陨石）的母体。
目前已经近距离勘察过的所有小行星基本上都属于比较干燥的岩质天体，这一局面已在“曙光号”于2015年到达最大的小行星谷神星后被打破。谷神星的光谱表明它的表面存在类似黏土的含水矿物质，而它的密度和重力则显示它具有一个密实的岩质内核，内核外面包裹着一层厚厚的水冰。谷神星上的水甚至可能比地球上的所有淡水还多，它还有一层由水蒸气组成的稀薄的大气层。
图13-5 主带小行星司琴星。该图片由欧洲南方天文台的“罗塞塔号”航天器于2010年7月拍摄。司琴星是一颗直径约等于100千米的主带小行星，它的组分表明它最初形成的地方离太阳比较近（图片来源：ESA 2010 MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA）
在第1章，我们了解到小行星带外部有少数小天体有时可以产生类似彗星的由气体和尘埃组成的彗发和彗尾。这些天体像谷神星的内部一样，一定存在大量水，这些水以冰的形式存在，它们外面的一层尘埃将它们与外界隔绝。近期发生的撞击让它们的冰暴露在太阳光下，每当它们接近太阳时，冰就开始蒸发形成尘埃云。它们不像大部分小行星，倒是可能更像来自寒冷的太阳系尽头不时造访地球的彗星。下一章我们将详细介绍这些神秘的天体。
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