小行星

按照國際天文聯合會（International Astronomical Union）2006年給出的規範定義，小行星（英語：Asteroid，希臘語：Αστεροειδής）為微型行星（Minor planet）的一種。以太陽系而言，小行星屬於太陽系小天體（Small Solar System Body, SSSB），和行星一樣環繞太陽運動，但體積和質量比行星小得多。但絕大部分的小行星都分佈於內太陽系，特別是小行星帶，加上外太陽系小天體（如半人馬天體和外海王星天體）的物理特性和內太陽系小天體有較大差異。因此狹義上的小行星（Asteroid）一詞更常被用於專指內太陽系既非彗星也非流星體的小天體。在歷史上一直適用於繞太陽公轉的任何天體，這些天體在望遠鏡中都不會分解成圓盤，並且沒有觀察到具有活動彗星（如彗尾）的特徵。 外太陽系小行星大多具有類似於彗星的富含揮發物的表面，與主帶小行星區別明顯。 ^[3] 

在現代英語中，Asteroid、Minor planet、Planetoid雖然有區分，但在歷史上或多或少的被視為同義詞。在中文裏，Minor planet長期以來也一直被翻譯為小行星，2006年改翻譯為“微型行星”後，卻很少被使用。因此，中文“小行星”則定義更加廣泛一些。廣義上的小行星（Minor planet）包括小行星中心（Minor Planets Center）給予小行星編號的所有天體，包括所有矮行星（Dwarf planets），特洛伊小行星（Trojans），半人馬小行星（Centaurs）, 柯伊伯帶天體（Kuiper belt objects）以及其他外海王星天體（trans-Neptunian objects）。除矮行星外，廣義小行星的大小介於流星體和矮行星之間，直徑可從1米至1000千米不等，包括在這個尺寸下太陽系裏非彗星的所有小天體。

小行星一般被認為是由太陽系形成時期的微行星（Planetesimal）演變而來，是發現數量最多的太陽系天體。儘管已發現了數量相當龐大的小行星，當中只有極少數的直徑大於100公里。到1990年代為止，最大的小行星是穀神星（Ceres），但隨後在柯伊伯帶內發現的一些小行星的直徑比穀神星要大，比如2000年發現的小行星20000伐樓拿（20000 Varuna）的直徑為900千米，2002年發現的創神星（50000 Quaoar）直徑為1280千米，2004年發現的亡神星（90482 Orcus）的直徑甚至可能達到1800千米。2003年發現的塞德娜（90377 Sedna）位於柯伊伯帶以外，其直徑約為1500千米。不過也有天文學家認為以上這些天體可能都屬於矮行星。 ^[2] 

1766年，德國的一位中學教師約翰·丹尼爾·提丟斯（Johann Daniel Titius）猜測太陽系內的行星離太陽的距離構成一個簡單的數列。1772年，柏林天文台台長約翰·波得（Johann Elert Bode）將這個數列歸納為著名的提丟斯-波得定則， ^[4]  天文學家認為在距太陽距離為2.8天文單位（火星和木星之間）處應有一顆未發現的行星。1781年年3月13日，威廉·赫歇爾（William Herschel）發現了天王星，人們發現天王星軌道也符合提丟斯-波得定則，因此加深了看法。18世紀末，有許多人開始尋找這顆未被發現的行星。當時歐洲的天文學家們組織了世界上第一次國際科研合作項目，在哥達天文台的領導下全天被分為24個區，歐洲各國的天文學家們系統地在這些區域內搜索這顆被稱為“幽靈”的行星。但這個項目沒有任何成果。

1801年1月1日晚上，西西里島巴勒莫天文台的朱塞普·皮亞齊（Giuseppe Piazzi）在金牛座發現了一顆星圖上找不到的星。起初他認為這會不會又是一顆彗星。但當這顆星的運道被測定後，卻發現它不是彗星，而更像是一顆小型的行星。皮亞齊稱它為Ceres（克瑞斯），中文譯為穀神星。克瑞斯是羅馬神話中的農業和豐收女神，羅馬十二主神之一，西西里島的守護神。 ^[4]  皮亞齊本人並沒有參加尋找“幽靈”的項目，但聽説了這個項目，他開始懷疑找到了“幽靈”，在此後數日內繼續觀察這顆星。隨後，他將發現報告寄給哥達天文台，但是卻聲稱找到了一顆彗星。此後，皮亞齊因生病無法繼續他的觀察，而且他的發現報告用了很長時間才到送達哥達天文台。此時，那顆星已經向太陽方向運動，被掩蓋在太陽的光輝中，無法再被找到了。

德國數學家約翰·卡爾·弗里德里希·高斯（Johann Carl Friedrich Gauß）發明了一種計算行星和彗星軌道的方法，用這種方法只需要幾個位置點就可以計算出一顆天體的軌道。高斯讀了皮亞齊的發現後，就將這顆天體的位置計算出來，並將數據送往哥達天文台。海因裏希·奧伯斯（Heinrich Wilhelm Olbers）於1801年12月31日晚重新發現了這顆星，後來皮亞齊將其命名為穀神星。1802年奧伯斯又發現了另一顆天體，並將其命名為智神星，1804年婚神星被卡爾·路德維希·哈丁（Karl Ludwig Harding）發現，1807年奧伯斯又發現了灶神星。一直到1845年第五顆小行星義神星才被卡爾·路德維希·亨克（Karl Ludwig Hencke）發現，但此後小行星發現速度加快。到1890年為止，天文學家共發現了約300顆小行星。

1890年後，攝影術被引入天文學，為天文學的發展給予了巨大的推動。此前要發現一顆小行星天文學家必須長時間記錄每顆可疑的星的位置，比較它們與周圍星位置之間的變化。但在攝影底片上一顆相對於恆星運動的小行星在底片上拉出一條線，很容易就可以被確定。而且隨着底片的感光度的增強它們很快就比人眼要靈敏，即使比較暗的小行星也可以被發現。攝影技術的引入使得被發現的小行星的數量增長巨大。當一顆小行星的軌道被確定後，天文學家可以根據對它的絕對星等（H）亮度和反照率的分析來估計它的大小。為了分析一顆小行星的反照率一般天文學家既使用可見光也使用紅外線的測量。但這個方法還是比較不可靠的，因為每顆小行星的表面結構和成分都可能不同，因此根據反照率的分析往往錯誤比較大。

比較精確的數據可以使用雷達觀測來取得。天文學家使用射電望遠鏡作為高功率的發生器向小行星投射強無線電波。通過測量反射波到達的速度可以計算出小行星的距離。對其它數據（衍射數據）的分析可以推導出小行星的形狀和大小。觀測小行星掩星也可以比較精確地推算小行星的大小。到1940年具有永久編號的小行星已經有1564顆。那個時代，高斯的學生德國天文學家約翰·弗朗茨·恩克（Johann Franz Encke）和彼得·安德烈亞斯·漢森（Peter Andreas Hansen）長於軌道計算，法國天文學家夏爾·沃爾夫（Charles Joseph Étienne Wolf）和德國天文學家卡爾·威廉·萊因穆特（Karl Wilhelm Reinmuth）在觀測上有許多發現而貢獻尤大。

天文學家早在1898年就發現了近地小行星愛神星（433 Eros），而1930年代又發現了一系列類似的天體，它們包括小行星1221阿莫爾（1221 Amor），小行星1862阿波羅（1862 Apollo），小行星2101阿多尼斯（2101 Adonis），最後是小行星69230赫爾墨斯（69230 Hermes）。之後的研究發現，赫爾墨斯曾在1937年10月30日距離地球僅0.005 AU。天文學家開始意識到發生小行星撞擊地球的可能性。

在隨後的幾十年中發生的幾個事件引起了人們的警覺。人們越來越接受路易斯·阿爾瓦雷茨（Luis Walter Alvarez）提出的小行星撞擊説，即撞擊事件導致了白堊紀大滅絕。1994年觀察到的蘇梅克列維9號彗星（Shoemaker-Levy 9）撞擊木星。美國軍方還解密了相關情報，這些情報是為探測核爆炸而建造的軍用衞星已經探測到數百起高空撞擊事件，撞擊物大小範圍從1米到10米不等。

1990年代以來，電荷耦合器件（CCD）相機和計算機控制望遠鏡技術的進步，推動了高效率的巡天觀測。截至2011年，據估計直徑1千米或更大的近地小行星中的89％至96％已被發現。 ^[5]  使用此類系統的團隊名單如下表格所示。截至2020年，僅林肯近地小行星研究小組（LINEAR）就發現了近15萬顆小行星。在所有巡天搜索中，已發現2萬多顆近地小行星， ^[6]  其中近900顆小行星直徑大於1千米（0.6英里）。 ^[7]  發現小行星數量最多的個人，排名前三的是分別是荷蘭裔美國天文學家湯姆·格雷爾斯（Tom Gehrels）、荷蘭天文學家英格麗·範·豪敦-格勒內費爾德（Ingrid van Houten-Groeneveld）及其丈夫科內利斯·約翰內斯·範·豪敦（Cornelis Johannes van Houten），分別發現了4661顆、4644顆、4643顆小行星。不過，他們屬於同一個團隊，發現數量有重複統計，並且三人都相繼去世。僅次於他們的是比利時天文學家艾瑞克·懷特·埃爾斯特（Eric Walter Elst），共獨立發現了3869顆小行星。發現小行星數量最多的中國人是出生於1988年的葉泉志。

自1990年代以來，在柯伊伯帶內發現的一些小行星的直徑比穀神星要大，比如2000年發現的伐樓拿（20000 Varuna）的直徑為900千米，2002年發現的創神星（50000 Quaoar）直徑為1280千米，2004年發現的亡神星（90482 Orcus）的直徑甚至可能達到1800千米。2003年發現的塞德娜（90377 Sedna）位於柯伊伯帶以外，其直徑約為1500千米。2018年5月，歐洲南方天文台宣佈，一個國際研究小組利用其設在智利的甚大望遠鏡在海王星外發現了一顆富含碳的小行星，距離地球約40億千米。這是天文學家首次在太陽系邊緣區域發現這類天體，有望為研究太陽系形成早期提供依據。 ^[8] 

進入21世紀，小行星發現數量以每年數萬顆的速度增長，或許存在着近百萬顆直徑為1千米左右的小行星，由於太小而還未在地球上觀察到。截至2018年的數字，有26顆小行星的直徑大於200千米。對這些容易發現的小行星的觀測數據已基本完成，大約99%的小行星的直徑小於100千米。對那些直徑在10到100千米之間的小行星的編錄工作已完成了一半。儘管小行星數量眾多，但是內太陽系所有小行星的質量之和比月球質量還小。 ^[9] 

根據小行星中心的數據，截至2020年12月31日，太陽系內已有1026572顆小行星被確認（包含外太陽系小天體），其中約57%已有正式編號，但這很可能仍僅是所有小行星中的一小部分。受到2000年代以後觀測技術進步以及巡天觀測任務漸多的影響，小行星數量每天都在持續增長，如今每個月都能有多達數千顆新的小行星被發現。

2021年11月29日，經國際天文學聯合會（IAU）小天體命名委員會批准，命名第23692號小行星為“南大天文學子星”，從此，浩瀚宇宙又增加了一顆“南大系”小行星。 ^[33] 

國際編號為42175號的小行星，以中國科學家於洋的名字命名為“Yuyang”星。於洋是北京航空航天大學教授，祖籍黃驊市齊家務鎮隆兒莊村，1986年1月出生於滄州。 ^[34] 

2022年7月27日，國際小行星中心發佈公告確認中國科學院紫金山天文台於7月23日、24日新發現兩顆近地小行星——2022 OS1和2022 ON1。這兩顆小行星均是紫金山天文台盱眙近地天體觀測站近地天體望遠鏡觀測到的。 ^[35] 

2022年12月，歐洲航天局在社交媒體推特上發文稱，歐洲科學家發現了一顆小行星2015 RN35飛向地球 ^[37]  。

最早發現的小行星穀神星（Ceres）最初被認為是新行星。隨後發現了其他類似天體，使用當時的望遠鏡，它們看起來像是光點，就像恆星一樣幾乎沒有行星盤，即便可以通過運動和恆星區分開來。這促使英國天文學家威廉·赫歇爾（Friedrich Wilhelm Herschel）爵士提出Asteroid一詞，以希臘語σστεροειδής或asteroeidēs創造，意為“星狀，星形”，源自古希臘語σστήρastēr中的“ star,planet '。直到19世紀下半葉，小行星（asteroid）和行星（planet）兩個術語仍然可以互換使用。

小行星的名字由兩個部分組成：前面是一個永久編號，後面是一個名字。每顆被證實的小行星先會獲得一個永久編號，發現者可以為這顆小行星建議一個名字。這個名字要由國際天文聯合會批准才被正式採納，原因是因為小行星的命名有一定的規則。因此絕大部分小行星沒有名字，尤其是永久編號在超過10000的小行星。假如小行星的軌道可以足夠精確地被確定後，那麼它的發現就算是被證實了。新發現的小行星被賦予臨時名稱，是由發現年份、兩個字母、數字下標組成，比如2002 AT4，字母數字代碼表示發現的半個月以及該半個月內的序列。 確認小行星的軌道後，系統會為其編號，然後再為其命名，例如愛神星（433 Eros）。 正式的命名約定在數字周圍使用括號，例如 （433）Eros，但不用括號的情況卻很普遍。 ^[1]  在一些非正式的情況下，小行星名稱通常會完全刪除數字，或者在在第一次提及含數字的名稱之後，後續使用名稱就不再包含數字。未命名的小行星也經常以括號中的永久編號加上臨時名稱表示，例如（148209）2000 CR105。已經有中文譯名的知名小行星可以用名稱直接表示，例如穎神星、中華星，沒有命名或較晚才有中文譯名的一般以“小行星+編號”表示，例如小行星25143就是日本探測器隼鳥號訪問過的糸川小行星。本文為了鏈接其他百度百科詞條，也用”小行星+編號+名稱“的寫法表示。

小行星的發現者可以根據國際天文學聯合會制定的指南提出名字。皮亞齊於1801年在西西里島發現第一顆小行星，他將這顆星起名為穀神·費迪南星。前一部分是以西西里島的保護神穀神克瑞斯命名的，後一部分是以那不勒斯王國的國王費迪南四世命名的。但各國學者們對此不滿意，因此將第二部分去掉了，所以第一顆小行星的正式名稱是穀神星（1 Ceres）。此後發現的小行星都是按這個傳統以羅馬或希臘的神來命名的，如智神星（2 Pallas）、婚神星（3 Juno）、灶神星（4 Vesta）、義神星（5 Astraea）等，約定命名權歸發現者，而且必須使用女性神的名字。

但隨着越來越多的小行星被發現，最後西方神話中的名字都用光了。因此後來的小行星以發現者夫人的名字、歷史人物或其他重要人物、城市、地點、童話人物名字或其他神話裏的神來命名。直到21世紀初，才廢除採用女性化名稱的命名方式。比如豔后星（216 Kleopatra）是依據埃及女王克婁巴特拉七世命名的，小行星2001愛因斯坦（2001 Einstein）是以阿爾伯特·愛因斯坦（Albert Einstein）命名的，小行星17744福斯特（17744 Foster）是依據美國女演員朱迪·福斯特（Jodie Foster）命名的，小行星1773（1773 Rumpelstilz）是以格林童話中的一個侏儒命名的。

對於一些編號是1000的倍數的小行星，習慣上以特別重要的人、物來命名（但常有例外）。由於永久編號已超過100000，一些原來應對5位小行星編號的程序便無法支持，因此出現萬位數字採用英文字母的編號表示方法，即A=10、B=11……Z=35；a=36……z=61，這樣619999號以下的小行星仍然可以用5位表示。 ^[1] 

早期天文學家認為小行星是一顆在火星和木星之間的行星破碎而形成的。但從小行星的分佈特徵來看，它們並不像是曾經集結在一起。而且，小行星帶內所有小行星的全部質量只有月球質量的4%。即便將所有的內太陽系小行星加在一起組成一個單一的天體，那麼它的直徑只有不到1500千米，甚至小於冥王星。現代天文學家認為小行星是太陽系形成過程中沒有形成行星的殘留物質。木星在太陽系形成時的質量增長最快，它的引力阻止了小行星帶區域另一顆行星的形成。小行星帶中的小行星軌道受到木星的干擾，它們不斷碰撞和破碎。其它的物質被逐出它們的軌道與其它行星相撞。大的小行星在形成後由於鋁的放射性同位素26Al、鐵的放射性同位素60Fe衰變而產生熱量。較重的元素如鎳和鐵在這種情況下向小行星的內部下沉，較輕的元素如硅則上浮。這樣一來就造成了小行星內部物質的分離。在此後的碰撞和破裂後所產生的新的小行星的構成因此也不同。有些碎片後來落到地球上成為隕石。 ^[2] 

過去天文學家以為小行星是一整塊完整單一的岩石，但小行星的密度比岩石低，而且它們表面上巨大的環形山説明比較大小行星的組織比較鬆散。這樣鬆散的物體在大的撞擊下不會碎裂，而可以將撞擊的能量吸收過來。完整單一的物體在大的撞擊下會被衝擊波擊碎。此外大型小行星的自轉速度很慢，速度存在上限，很少有直徑大於100米的小行星的自轉週期小於2.2小時。如果小行星的自轉速度快於此速度，則表面的慣性力大於重力，任何鬆弛的表面物質都會被甩出，小行星也可能會因離心力解體。天文學家一般認為大於200米的小行星主要是由碎石堆組成的。而被甩出的部分較小碎片也可能成為一些小行星的衞星，林神星（87 Sylvia）便擁有兩顆衞星。

內太陽系小行星的大小差異很大，從最大的小行星穀神星接近1000千米，最小的則是1米大小的岩石。最大的三個小行星非常像微型行星：它們大致呈球形，內部至少具有部分差異，被認為是存留下來的原行星。但絕大多數小行星都比較小，且形狀不規則，被認為是飽受摧殘的小行星或較大物體的碎片。矮行星穀神星是內太陽系最大的小行星，直徑為940千米（580英里）。僅此穀神星的是灶神星和智神星，直徑都超過500千米（300英里）。灶神星是僅有的肉眼可見的主帶小行星。在極少數情況下，近地小行星在最近距離上可能會短暫肉眼可見。比如毀神星（99942 Apophis）。位於火星和木星軌道之間的小行星帶所有物體的質量估計在（2.8–3.2）×10²¹ kg的範圍內，約為月球質量的4％。穀神星為0.938×10²¹千克，約佔總質量的三分之一，再加上緊隨其後三個小行星，灶神星（9％），智神星（7％）和健神星（3％），四個最大的小行星質量之和約佔內太陽系小行星總質量的一半，而此後質量較大的三個小行星，小行星704（704 Interamnia）佔1.3％，小行星511戴維達（511 Davida）佔1.3％ ，司法星（15 Eunomia）佔1.1％，加起來僅佔另外3.7％。小行星的數量隨着其質量的減少而迅速增加，隨着大小的增加而顯着減少，通常遵循冪定律，但直徑在5千米和100千米處出現波動，其中發現的小行星比對數分佈所預計的要多。 ^[10] 

儘管在小行星帶中的位置使它們無法成為行星，但三個最大的小行星（穀神星，灶神星和智神星）曾是完整的原行星（Protoplanetary）。與大多數不規則形狀的小行星相比，它們具有行星才有的許多特徵。第四大的健神星看起來幾乎是球形的，儘管它可能像大多數小行星一樣具有未分化的內部。

穀神星是僅有的具有完全橢球體的小行星，因此是小行星帶僅有的矮行星。絕對星等約為3.32比其他小行星大得多，並且可能擁有冰層。穀神星有行星一樣的特徵，擁有地殼，地幔和核心，但在地球上沒有發現穀神星隕石。 ^[3]  儘管灶神星在太陽系的霜凍線內形成，但內部也有差異，主要由玄武岩組成，其中含有橄欖石等礦物。不考慮位於灶神星南極的Rheasilvia隕石坑的凹陷，灶神星還具有橢球狀。 灶神星是灶神星家族和其他V-型小行星的母體，並且是HED隕石的來源，HED隕石佔地球上所有隕石的5％。

智神星的不同尋常之處在於，它像天王星一樣側着旋轉，其自轉軸相對於其軌道平面成大角度傾斜。其成分與穀神星相似：碳和硅含量高，並且可能存在部分差異。智神星是智神星家族的母體。 健神星是最大的碳質小行星，與其他最大的小行星不同，它相對靠近黃道平面。它是健神星家族的最大成員和推測的母體。由於表面上沒有像灶神星上那樣足夠大的撞擊坑，因此人們認為健神星可能在形成健神星家族的碰撞中被完全破壞，並在損失較少的情況下重新聚集超過其質量的2％。2017年和2018年，天文學家使用甚大望遠鏡的SPHERE成像儀進行觀測，2019年底宣佈發現健神星具有近乎球形的形狀，符合矮行星的流體靜力平衡條件，或者早期處於流體靜力平衡狀態，後來被破壞。

經過對所有隕星的分析，其中 92.8%的成分是二氧化硅（岩石），5.7%是鐵和鎳，剩餘部分是這三種物質的混合物。含石量大的隕星稱為石隕石，佔隕星總量的93.3%；含鐵量大的隕星稱為隕鐵，佔隕星總量的5.4%；成分是岩石與鐵鎳合金的混合的隕星被稱為石鐵隕石，佔隕星總量的1.3%。因為隕石與地球岩石非常相似，所以較難辨別。最大的小行星直徑也只有1000千米左右，微型小行星則只有鵝卵石一般大小。小行星的物理組成各不相同，並且在大多數情況下了解甚少。穀神星似乎由冰冷的地幔覆蓋的岩石核心組成，灶神星被認為具有鎳鐵核心，橄欖石地幔和玄武質地殼。健神星似乎具有均勻的碳質球粒隕石組成，被認為是最大的未分化小行星。大多數較小的小行星被認為是靠重力鬆散地堆在一起的碎石堆，儘管很可能是固體。一些小行星擁有衞星或為雙小行星系統。碎石堆狀的小行星，衞星，雙小行星和分散的小行星家族被認為是碰撞導致小行星母體破裂的結果。

小行星含有微量的氨基酸和其他有機化合物，一些人推測小行星撞擊可能已經為地球早期帶來了引發生命誕生所需的化學物質，甚至可能將生命本身帶入了地球。2011年8月，基於NASA對地球上發現的隕石的研究報告表明，外太空的小行星和彗星上可能含有DNA和RNA的組成單元，比如腺嘌呤、鳥嘌呤和其他相關有機分子。 ^[11] 

小行星的組成是從反照率，表面光譜和密度這三個主要來源計算出來的。密度只能通過觀察小行星可能擁有的衞星軌道來準確確定。擁有衞星的小行星要麼由碎石堆組成，體積可能是一半為空洞，要麼是一塊鬆散的岩石，要麼是金屬聚集體。擁有衞星的小行星中直徑最大約為280千米，包括赫女星（121 Hermione）為268×186×183 千米，林神星（87 Sylvia）為384×262×232 千米。體積大於林神星的小行星只有六顆，卻都沒有衞星。但是一些較小的小行星的質量卻更大，這表明它們可能沒有被破壞。實際上，與測距誤差相同，與林神星同等大小的小行星511戴維達（511 Davida），估計是其質量的兩倍半，其自轉高度不確定。林神星之類的小行星很可能由碎石堆組成，這可能是受到破壞性影響的結果。這對太陽系形成理論產生了重要影響，計算機對涉及固體的碰撞的模擬顯示，它們在相互融合時經常相互破壞，但碎石堆碰撞更有可能產生小行星合併。這意味着這些行星的核心可能形成得相對較快。

1990年，阿爾及利亞發現了隕石Acfer 049，2019年科學家發現裏面有冰化石，這是小行星組成中含有水冰的第一個直接證據。2009年10月7日，使用NASA的紅外望遠鏡裝置確認了司理星（24 Themis）表面上存在水冰。小行星的表面似乎完全被冰覆蓋。隨着該冰層的昇華，表面下的冰層可能會補充冰層。表面也檢測到有機化合物。科學家認為，撞擊產生月球后，帶入地球的第一批水是由小行星撞擊所輸送的，司理星上存在的冰支持了這一理論。 ^[12]  2013年10月，在繞白矮星GD 61運行的小行星上，首次發現了太陽系外天體上的水。2014年1月22日，歐洲航天局（ESA）宣佈首次在小行星帶最大的天體穀神星上檢測到水蒸氣。2010年底，小行星596希拉(596 Scheila)的亮度比預計提高了兩倍。隨後，科學家使用赫歇爾太空望遠鏡的遠紅外成像儀在內的多個太空望遠鏡對其進行觀測，出乎意料的發現了羽狀噴流，因為這通常在彗星上發現，而不是小行星。有些天文學家認為彗星和小行星之間的界線已經越來越模糊。 ^[13]  2016年5月，來自廣域紅外勘測儀和NEOWISE任務的重要小行星數據受到了質疑。儘管早期的原始批評未經過同行評審，隨後發表了較新的同行評審研究。2019年11月，科學家報告首次在隕石中檢測到包括核糖在內的糖分子，這表明小行星上的化學過程可以產生一些對生命至關重要的根本生物成分。 ^[14] 

如果形狀不規則，四大小行星（穀神星、智神星、灶神星和健神星）以外的大多數小行星的外觀可能大致相似。 50千米直徑的梅西爾德星（253 Mathilde）是一塊碎石堆，上面充滿了撞擊坑，撞擊坑直徑大小几乎等於小行星半徑。地球觀測到的300千米直徑的小行星511戴維達（511 Davida），體積僅次於四大小行星，由碰撞碎屑形成，照片揭示了一個類似的角度剖面，表明它也被半徑大小的撞擊坑所飽和。近距離觀察到的中等大小的小行星，如梅西爾德星和艾女星（243 Ida），也發現了覆蓋在地表的深灰石。在四大小行星中，智神星和健神星表面細節實際上是未知的。灶神星在其南極有一個壓裂裂縫，圍繞着一個半徑大小的撞擊坑，但灶神星是一個橢球體。在哈勃太空望遠鏡提供的照片中，穀神星似乎完全不同，其表面特徵不太可能是由於簡單的撞擊坑和撞擊盆地所致，2015年3月6日進入穀神星軌道的黎明號探測器揭示了更多的細節。由於太陽風作用，小行星會隨着年齡的增長而變暗和變紅。但有證據表明，大多數顏色變化都是在最初的幾十萬年迅速發生的，從而限制了光譜測量對確定小行星年齡的可信度。

平均直徑超過 240 千米的小行星約有16個。它們都位於地球軌道外側到土星的軌道內側的太空中。而絕大多數的小行星都集中在火星與木星軌道之間的小行星帶。其中一些小行星的運行軌道與地球軌道相交，曾有某些小行星與地球發生過碰撞。按軌道根數作統計分析，軌道傾角在約5 度和偏心率約0.17處的小行星數目最多。柯克伍德空隙是按小行星平均日心距離統計得到的最著名的分佈特徵。小行星數N 與平均衝日星等m 之間滿足統計關係logN=0.39m-3.3，小行星直徑（d，單位為千米）同絕對星等（H）之間滿足統計公式logd=3.7-0.2H。小行星數隨直徑的分佈在直徑約30千米附近出現間斷。

近地小行星（Near-Earth asteroids）是一個籠統的術語，指那些軌道接近地球軌道的小行星。近地天體除了近地小行星外，還包括近地彗星等。據天文學家測算，這些近地小行星可能已經在自己的軌道上運行了1000萬至1億年，而它們最終的命運不是與內行星碰撞，就是在接近內行星時被拋射出太陽系。近年人們對這些小行星的研究加深了，因為它們理論上是有可能與地球相撞的。比較有成績的計劃包括林肯近地小行星研究小組（LINEAR）、近地小行星追蹤（NEAT）和羅威爾天文台近地天體搜索計劃（LONEOS）等。 ^[15]  美國航空航天局發言人表示，截至2017年12月24日，人類已經發現地球周圍有17495個近地天體，其中小行星為17389個。根據小行星中心的數據，截至2020年12月31日，近地小行星數量為24810顆。 ^[1] 

越火小行星全稱為火星軌道穿越小行星（Mars-crosser asteroids，MCA），也稱為火星穿越者（Mars crosser，MC）。越火小行星是一種橫穿火星軌道的小行星，但不一定與地球的軌道接近，也包括兩個編號為小行星5261尤里卡（5261 Eureka）和（101429）1998 VF₃₁的火星特洛伊。許多數據庫，例如噴氣推進實驗室（Jet Propulsion Laboratory）的小行星數據庫（JPL SBDB），僅將近日點大於1.3 AU的小行星列為越火小行星。一個近日點小於此值的小行星，即使它正在穿越火星軌道並且正在穿越（或接近）地球軌道，也被歸為近地小行星。越火小行星的近日點位於火星遠日點以內（1.67 AU），但在火星近日點以外（1.38 AU）。 越火小行星數量較多，JPL SBDB共列出了13500個。其中只有18個視星等比絕對星等（H）12.5高，通常這些絕對星等（H）小於12.5的小行星直徑大於13 千米（取決於反照率）。已知最小的越火小行星的絕對星等（H）約為24，直徑通常小於100米。

約90%已知的小行星的軌道位於小行星帶（The asteroid belt）中。小行星帶是一個位於火星和木星軌道之間的相當寬廣的區域，大約在2至4 AU之間，是最早發現的和最著名的小行星羣。穀神星、智神星等最早被發現的小行星都位於小行星帶內。小行星帶成員沿着火星與木星之間的大致圓形軌道運行，偏心率低於0.3，軌道傾角小於30°。由於木星的引力影響，它們無法匯聚形成行星。美國天文學家丹尼爾·柯克伍德（Daniel Kirkwood）在1874年首次發現，木星的引力影響通過軌道共振在小行星帶中清理出幾條柯克伍德空隙，主要空隙位於位於2.06、2.50、2.82、3.03、3.27 AU處。柯克伍德空隙可將小行星帶進一步細分內小行星帶、中小行星帶、外小行星帶。

小行星帶還分為不同的小行星家族。灶神星族（Vesta Family）的是一個龐大的小行星家族，主帶內側靠近灶神星附近的V型小行星幾乎都是家族成員，主帶內6%的小行星屬於這個家族。智神星族小行星（Pallas Family）的平均軌道半徑在2.7至2.8 AU之間，傾角在30°至38°之間，以智神星（2 Pallas）命名。鴉女星族小行星（Koronis family）是在火星與木星軌道之間的小行星主帶內的一個家族。它們是在大約20億年前的一次災難性撞擊下形成的，已知的最大成員直徑約為41千米（25英里）。鴉女星族的羣體沿着相似的軌道在空間中運行，大約已經發現了300顆的成員，但只有約20顆的直徑超過20公千米，其中最著名的是1993年8月28日伽利略號木星探測器路過的艾女星（243 Ida）。

在行星軌道的拉格朗日點上運行的小行星被稱為特洛伊小行星（Trojans asteroids）。最早被發現的特洛伊小行星是在木星軌道上的小行星，它們中有些在木星前，有些在木星後運行。有代表性的木星特洛伊有小行星588（588 Achilles）和小行星1172（1172 Aneas）。1990年第一顆火星特洛伊小行星5261（5261 Eureka）被發現，此後還有多顆火星特洛伊小行星被發現。

在主小行星帶之外，有一些不同的小行星羣，它們之間區別在於與太陽的平均距離或幾種軌道參數的特定組合。

木星軌道以外的大多數小行星被認為是由冰和其他揮發物質組成的。許多與彗星相似，不同之處僅在於其軌道的近日點距太陽太遠，無法產生明顯的彗尾。

外海王星天體（Trans-Neptunian objects，TNOs）是指平均軌道半長徑大於30 AU的所有天體。此分類包括柯伊伯帶天體、離散盤天體和奧爾特雲天體。柯伊伯帶天體從大約30 AU延伸到50 AU，包含與海王星的軌道各種比例共振的子類，但不包括於海王星1：1共振海王星的特洛伊。

1975年，天文學家Clark R. Chapman、David Morrison和Ben Zellner提出了基於顏色、反照率和光譜形態的小行星分類體系。這些性質被認為與小行星表面材料的成分相對應。早期的分類體系分為三類：深色碳質天體的C型（已知小行星的75％），較亮硅質天體的S型（已知小行星的17％）和不適合這兩種C型和S型的U型。此分類體系已擴展到包括許多其他小行星類型。隨着研究更多的小行星，類型的數量繼續增長。 ^[8] 

屬於各種光譜類型的已知小行星的比例並不一定反映該類型的所有小行星的比例。某些類型比其他類型更易於觀測，使總數有所偏差。最初，光譜分類名稱是基於對小行星組成的推斷。但是，光譜類別和組成之間的對應關係並不總是很好，並且使用了各種分類，導致了極大的混亂。儘管不同光譜類別的小行星可能由不同的物質組成，但不能保證同一分類類別中的小行星由相同（或相似）的物質組成。

兩種最廣泛使用的分類法是Tholen分類法和SMASS分類法。前者是由David J. Tholen在1984年提出的，其依據是1980年代進行的八色小行星調查（Eight-Color Asteroid Survey，ECAS）收集的數據，共有14個小行星類型。2002年，主帶小行星光譜調查產生了Tholen分類法的修改版本SMASS分類法，其中包含24種不同類型。兩種分類都有C、S和X三大類，其中X-類主要由金屬小行星組成，例如M型。還有其他幾個較小的類別。

C-型小行星佔所有小行星的75%，因此是數量最多的小行星。C-型小行星的表面含碳，反照率非常低，只有0.05左右。一般認為C-小行星的構成與碳質球粒隕石（一種石隕石）的構成一樣。一般C-小行星多分佈於小行星帶的外層。例如：健神星（10 Hygiea）

G-型小行星：它們可以被看做是C-型小行星的一種。它們的光譜非常類似，但在紫外線部分G-型小行星有不同的吸收線。例如：穀神星(1 Ceres)

F-型小行星：也是C-型小行星的一種。它們在紫外線部分的光譜不同，而且缺乏水的吸收線。例如：小行星704(704 Interamnia)

B-型小行星：它們與C-型小行星和G-型小行星相似，但紫外線的光譜不同。例如：智神星（2 Pallas）

D-型小行星：這類小行星與P-型小行星類似，反照率非常低，光譜偏紅。通常出現於外小行星帶和木星特洛伊之中。例如：小行星624赫克托爾（624 Hektor）

T-型小行星：這類小行星分佈在內小行星帶。它們的光譜比較紅暗，但與P-型小行星和R-型小行星不同。例如：輝神星（96 Aegle）

S-型小行星佔所有小行星的17%，是數量第二多的小行星，一般分佈於內小行星帶，反照率比較高在0.15到0.25之間。成分與普通球粒隕石類似，一般由硅化物組成。例如：司法星（15 Eunomia）、婚神星（3 Juno）。

V-型小行星：這類非常稀有的小行星的組成與S-型小行星差不多，不同是它們含有比較多的輝石。天文學家懷疑這類小行星是從灶神星(4 Vesta)的上層硅化物中分離出來的。灶神星的表面有一個非常大的環形山，可能在它形成的過程中V-型小行星誕生了。地球上偶爾會找到一種十分罕見的石隕石，HED-非球粒隕石，它們的組成可能與V-型小行星相似，它們可能也來自灶神星。

A-型小行星：這類小行星含很多橄欖石，主要分佈在小行星帶的內層。例如：小行星246阿波里納（246 Asporina）

R-型小行星：這類小行星與V-小行星類似，光譜説明它們含較多的輝石和橄欖石。例如：小行星1862阿波羅（1862 Apollo）

剩下的小行星中大多數屬於M-型小行星。這些小行星可能是過去比較大的小行星的金屬核，反照率與S-小行星的類似，構成可能與鎳-鐵隕石類似。例如：靈神星（16 Psyche）

P-型小行星：這類小行星的反照率非常低，而且其光譜主要在紅色部分。它們可能是由含碳的硅化物組成的。它們一般分佈在小行星帶的極外層。例如：小行星259（259 Aletheia）、怯女星（190 Ismene）

E-型小行星：這類小行星的表面主要由頑火輝石構成，它們的反照率比較高，一般在0.4以上。它們的構成可能與頑火輝石球粒隕石（另一類石隕石）相似。例如：神女星（64 Angelina）

在進入太空旅行時代之前，小行星即使在最大的望遠鏡下也只是一個針尖大小的光點，因此它們的形狀和地形在當時是未知的奧秘。在1991年以前，所有小行星數據都是通過基於地面觀測獲得的。對小行星的瞭解很多是通過分析墜落到地球表面的隕石。那些與地球相撞的小行星稱為流星體。當流星體高速闖進地球大氣層，其表面因與空氣的摩擦產生高温而汽化，並且發出強光，被稱為流星。如果流星體沒有完全燒燬而落到地面，便稱為隕星。

1971年水手9號拍攝到的火衞一和火衞二，這兩個小天體雖然都是火星的衞星，但可能都是被火星捕獲的小行星。根據這些圖像推測多數的小行星不規則、像馬鈴薯的形狀。之後的先驅者號和旅行者號探測器從氣態巨行星那裏獲得了更多小衞星的影像，有些小衞星可能是被俘獲的小行星。

1991年，前往木星的太空船伽利略號飛掠過的小行星951蓋斯普拉（Gaspra），拍攝到第一張真正的小行星高分辨率照片。1993年，伽利略號飛掠過艾女星（243 Ida）及其衞星載克太（Dactyl），該衞星的正式名稱寫為(243) Ida I Dactyl。艾女星成為第二顆被宇宙飛船訪問過的小行星，它與小行星951都富含金屬，屬於S型小行星。第一個專門探測小行星的探測器是會合-舒梅克號（Near Earth Asteroid Rendezvous - Shoemaker）與1997年 6月27日發射。1997年 6月27日，在前往愛神星（433 Eros）的途中與小行星253梅西爾德星（253 Mathilde）擦肩而過。這次難得的機會使得科學家們第一次能夠近距離地觀察這顆富含碳的 C 型小行星。2000年2月14日，會合-舒梅克號進入愛神星的環繞軌道。2001年2月12日，在完成了為期一年的軌道環繞探測之後，會合-舒梅克號成功的降落在愛神星上。

1999年7月29日，深空1號（Deep Space 1）拜訪了小行星9969 布雷爾（9969 Braille），隨後前往包瑞利彗星（19P/Borrelly）。 ^[24]  在飛掠坦普爾1號彗星（Tempel 1）後，星塵號（Stardust）於2002年11月2日飛掠觀測了小行星5535 安妮法蘭克（5535 Annefrank），隨後前往維爾特二號彗星（81P/Wild）。 ^[25]  2005年9月，日本隼鳥號（Hayabusa）探測器抵達系川小行星（25143 Itokawa）做了詳細的探測，並且在2010年12月28日成功攜帶一些小行星樣品返回地球。這是第一次從小行星採集到樣本。隼鳥號的任務曾遭遇到一些困難，包括三個導輪壞了兩個，使其很難維持對向太陽的方向來收集太陽能。 ^[26]  2004年3月2日，歐洲空間局發射了羅塞塔號（Rosetta）。同年11月12日，其攜帶的菲萊（Philae）登陸器成功登陸丘留莫夫－格拉西緬科彗星（67P/Churyumov–Gerasimenko），分別在2008年9月5日和2010年7月10日飛掠探測了小行星2867（2867 Šteins）和司琴星（21 Lutetia）。2007年9月27日，美國國家航空航天局發射了黎明號（Dawn）探測器。黎明號在2011年7月16日至2012年9月5日期間環繞灶神星探測，並於2015年3月6日環繞穀神星探測，原計劃還準備延長任務去環繞探測智神星。2012年12月13日，中國月球軌道探測器嫦娥二號在前往地日拉格朗日點L2的途中，飛掠探測了小行星4179圖塔蒂斯（4179 Toutatis）。 ^[27] 

2004年，直徑約5千米的小行星4179圖塔蒂斯（4179 Toutatis）以4倍地月距離飛掠地球。2017年4月19日，一顆直徑約600米編號為2014 JO₂₅的小行星以4.6倍的地月距離與地球擦身而過，這顆小行星早在2014年5月就被天文學家發現。人們在前後兩個晚上藉助小型光學望遠鏡觀測到這位天外來客。這也是這顆小行星400年來最接近地球的一次，下一次要等到500年後。2019年10月16日，美國國家航空航天局（NASA）近地天體研究中心（CNEOS）稱2019 TA7在距地球150萬千米的地方與地球“擦肩而過”，是其115年來最親密的一次接觸。此外，預計在2027年，直徑約800米的1999 AN10小行星將以1個地月距離飛掠地球。

在2013年初，美國國家航空航天局宣佈了一項計劃階段的任務，即捕獲近地小行星並將其移入月球軌道，然後撞擊月球。2014年6月19日，美國國家航空航天局（NASA）報告説，2011 MD可能是在2020年代初由機器人飛行任務捕獲的主要候選目標。2017年1月，露西號（Lucy）和靈神號（Psyche）任務分別被選為NASA發現計劃（Discovery Program）的第13、14號任務。露西號將前往探測木星特洛伊，靈神號將前往探測靈神星（16 Psyche）。會合-舒梅克號、信使號、黎明號、開普勒太空望遠鏡分別是NASA發現計劃的第2、7、9、10號任務。NASA還在推進冰箱大小、能阻止小行星與地球相撞的宇宙飛船的研發，並計劃在2024年利用一顆對地球沒有威脅的小行星進行測試。雙小行星變軌測試探測器(DART)將利用所謂的動能撞擊技術撞擊小行星，並使其改變軌道。這是第一次計劃讓小行星改變軌道技術的任務。

小行星和小行星帶是科幻小説的主要內容。 小行星在科幻小説中扮演着多種潛在角色：人類可能在此定居的地方，開採礦物的資源，航天器在其他兩個點之間旅行所遇到的危險，以及對地球或其他有人居住的行星，矮行星和自然衞星的生命構成威脅。有人建議將小行星用作地球上缺乏或已耗盡的物質，比如稀有金屬的來源，或用作建造太空棲息地的材料來源。從小行星上開採資源可以替代從地球上發射的昂貴材料，並將直接其用於太空建造。

小行星碰撞説認為，大約在6500萬年前，一顆寬10千米的小行星與地球相撞，猛烈的碰撞捲起了大量的塵埃，使地球大氣中充滿了灰塵並聚集成塵埃雲，厚厚的塵埃雲籠罩了整個地球上空，擋住了陽光，使地球成為“暗無天日”的世界，這種情況持續了幾十年。缺少了陽光，植物賴以生存的光合作用被破壞了，大批的植物相繼枯萎而死。身軀龐大的食草恐龍每天要消耗幾百幾千千克植物，它們根本無法適應這種突發事件引起的生活環境的變異，只有在飢餓的折磨下絕望地倒下。以食草恐龍為食源的食肉恐龍也相繼死去。1991年美國科學家用放射性同位素方法，測得墨西哥灣尤卡坦半島的隕石坑（直徑約180千米）的年齡約為6505.18萬年。從發現的地表隕石坑來看，每百萬年有可能發生三次直徑為500米的小行星撞擊地球的事件。更大的小行星撞擊地球的概率就更小了。 ^[28] 

1908年6月30日上午7時17分，俄羅斯西伯利亞埃文基自治區發生大爆炸，這就是著名的通古斯大爆炸。爆炸威力相當於10-15百萬噸TNT炸藥，超過2150平方千米內的6千萬棵樹焚燬倒下。雖然這次爆炸的原因仍是個迷，但撞擊説還是很盛行，如隕石撞擊説、彗星撞擊説和行星撞擊説等。 ^[29] 

美國航天局“雙小行星重定向測試（DART）”航天器2021年11月24日從加利福尼亞州發射升空。這是美國航天局首次開展測試小行星軌道偏移技術的任務，旨在提高防禦小行星撞擊地球的能力。 ^[32] 

據天文學家研究認為，直徑大於1的小行星撞擊地球的概率為每10萬年1次，但僅此一次就可能毀滅地球。而直徑接近10米的天體撞上地球的概率僅為每3000年一次。一些科學家認為，小行星撞地球的風險被嚴重低估了。2003年9月3日，英國和美國的研究部門警告説，一顆小行星可能在2014年撞擊地球，不過機率是90多萬分之一。英國政府的近地天體研究中心説，美國的天文學家發現了一顆體積龐大和快速運行的小行星，它可能在2014年3月21日撞擊球。2019年11月18日，美國國家航空航天局（NASA）的科學家聲稱，一塊長128米，接近埃及吉薩金字塔大小的小行星可能於2022年5月6日與地球相撞。儘管NASA表示，小行星在預計日期撞上地球的可能性僅為2.6%，仍然很小，但由於其巨大的規模以及碰撞的潛在危害，NASA的監測系統“哨兵”仍然會繼續密切觀察它的運動。

當地時間2022年10月11日，美國國家航空航天局（NASA）就其“雙小行星重定向測試”（DART）任務舉行新聞發佈會。NASA指出，在9月26日的測試中，DART航天器成功碰撞目標小行星“迪莫弗斯”（Dimorphos）並使其偏離原運行軌道，這也是世界上首次行星防禦測試。 ^[36] 

小行星4179圖塔蒂斯（4179 Toutatis）是迄今為止靠近地球的最大的小行星之一。第一次被觀測到是在1934年2月10日，當時被記為1934 CT，但很快就失蹤了。直到1989年1月4日，法國天文學家克里斯蒂安·波拉斯才再次發現它，並以凱爾特神話中的戰神圖塔蒂斯命名。它的公轉週期大約是4年，頻繁接近地球，它接近地球的距離最近可以達到0.006個天文單位，只是地月距離的2.3倍。2004年9月29日，小行星4179非常接近地球，僅有0.0104天文單位(地球到月亮距離的4倍)，2008年11月9日，距離0.0502個天文單位。2012年12月12日，距離0.046個天文單位。小行星4179不同面的3D模型雷達圖像顯示，它是一個形狀非常不規則的天體，分成兩個明顯的分葉，最大的寬度分別是4.6千米和2.4千米。據推測，它本來是兩顆不同的小行星，在某個時候結合在一起，而就像巨型啞鈴，也像一顆多瘤的花生。因為它的運行軌道與地球距離太近，很早就被NASA列入“潛在危險小行星名單”之中，全世界的科學家們每時每刻都在關注着它的一舉一動。若這顆小行星與地球撞擊，引起的爆炸威力將相當於1萬億噸TNT炸藥。 ^[27] 

英國一太空研究專家曾稱一顆巨大的名為2002 NT₇的小行星將於17年內撞擊地球，屆時地球上的生命將遭受毀滅性的打擊。據稱這個小行星是迄今為止所探測到對地球威脅的最大的物體，它的直徑約兩千米，預料撞擊速度達每秒28千米，無論撞落在地球五大洲的任何一地，都足以摧毀整個洲塊，並造成全球性的氣候劇變。

有近700個近地小行星被列入危險名單，其中讓很多天文專家關注的是一顆叫做毀神星（99942 Apophis）的近地小行星。它的名稱來源於古埃及神話，也被譯為阿波菲斯，2029年撞上地球的危險雖然已被排除，但2036年仍然存在着與地球發生碰撞的可能性。科學家通過阿雷西博射電望遠鏡，對其運行軌道進行了精確推算，預測2036年其撞地的概率是百萬分之四，2068年撞地的概率是三十三萬分之一。科學家正在計劃在2029年開展對阿波菲斯小行星飛掠觀測計劃。 ^[30]  毀神星神出鬼沒，能夠觀測的時間非常有限，一般兩到三年，它才會出現於視野中，時間也只有一到兩個晚上。

一顆臨時編號為2000 SG₃₄₄的小行星很可能在2071年撞擊地球，可能性約為千分之一，撞擊能量相當於100顆廣島原子彈。這顆小行星的確是迄今為止人類發現的最危險的小行星。它的運行軌道與地球極為類似，繞太陽公轉一週的時間為354天。這顆小行星公轉方向與地球一致，雖然不會發生迎頭相撞，卻有可能在2071年軌道重合。

2018年2月4日，一顆臨時編號為2002 AJ129的小行星，以每小時107826千米的速度掠過地球，距離僅為4208641千米。世界上速度最快的有人駕駛飛機“北美X-15”時速為7300千米，這顆小行星的速度是其近15倍。這顆小行星寬約1.1千米，比高800米的迪拜大廈還長，被NASA認為具有潛在危險，但基本不會與地球相撞。