Ritratti di Matilde dalla sonda NEAR di Joseph F. Veverka e Robert W. Farquhar Tratto da Sky & Telescope (Edizione italiana a cura di Mario Farina)

In alto: Il 27 giugno la sonda Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) è transitata vicino all'asteroide 253 Matilde e ci ha trasmesso le immagini di un mondo incolore e fortemente craterizzato. Nell'immagine, la luminosità è stata accentuata, in realtà l'asteroide riflette solo il 4 per cento della luce solare incidente. Clicca sull'immagine per ingrandirla (9K JPEG). Si ringrazia per le illustrazioni l'Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University.

LO SPAZIO E' STATO UN POSTO AFFOLLATO nella metà del 1997. L'attività nel sistema solare ha riguardato le preoccupazioni per i problemi della stazione spaziale Mir, l'eccitazione per il Mars Pathfinder, una missione dello Space Shuttle ed il proseguimento degli studi della Galileo nel sistema gioviano. Il 27 giugno 1997 c'è stato anche un altro evento che ha catturato l'interesse del pubblico: la sonda Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR) è passata a 1.200 chilometri dall'asteroide 253 Matilde ed ha scattato oltre 500 fotografie. Questo flyby ha rappresentato solo un preludio di quello che sarà l'obiettivo finale della NEAR: un lungo incontro con l'asteroide 433 Eros che avrà inizio nel gennaio 1999.

La NEAR, prima sonda della NASA della nuova classe Discovery, venne lanciata il 17 febbraio 1996, lungo una traiettoria che in tre anni la porterà ad Eros con un flyby della Terra nel gennaio 1998. La sonda trasporta cinque strumenti scientifici: una camera per immagini multispettrali, una per il vicino infrarosso, una per i raggi gamma ed uno spettrometro per raggi X; un cercatore laser. laser range finder. Una sesta analisi dei segnali telemetrici provenienti dalla sonda verrà utilizzata per accertare come il suo movimento sia influenzato dall'attrazione gravitazionale dei due asteroidi visitati.

La NEAR fu la prima sonda della serie Discovery della NASA, ideata secondo il motto "più veloce, meno costoso e migliore". A sinistra: (38K JPEG) Con i pannelli solari ritratti, la NEAR è stivata all'interno del vano di carico dela razzo Delta. A destra: (34K JPEG) Immagine artistica di come apparirebbe la sonda una volta in orbita.

Una volta determinata la traiettoria verso Eros, il team della missione cercò di determinare se la sonda fosse passata nelle vicinanze di qualche altro asteroide o cometa. La lista, che comprendeva 43 oggetti, era formata principalmente da corpi minuscoli. L'unica eccezione era Matilde, un asteroide abbastanza grande, (60 km di larghezza) di un tipo spettrale mai studiato prima da una sonda. Per gettare un'occhiata a Matilde, la NEAR avrebbe dovuto modificare solo leggermente la propria rotta.

L'altra classe, denominata "di tipo C", assai più abbondanti verso Giove, sono oggetti estremamente scuri che si ritiene siano composti da materiali simili a quelli ritrovati nelle condriti carbonacee, meteoriti che non sono state alterate dai processi geologici. Da allora, questa categoria è stata ulteriormente suddivisa ma Matilde è un esempio "classico" del tipo C. Gli scienziati quindi, sono ansiosi di dare uno sguardo a Matilde, il primo asteroide carbonaceo ad essere studiato.

Scoperto nel 1885 dall'astronomo austriaco Johann Palisa, Matilde rimase nell'ombra dimenticato, sino a quando venne designato come obiettivo del flyby della NEAR. Estese osservazioni hanno presto rivelato che l'asteroide, che orbita intorno al Sole ad una distanza di 395 milioni di km, è un oggetto straordinario. Una collaborazione internazionale guidata da Stefano Mottola (German Aerospace Research) ha determinato che Matilde è uno degli asteroidi dalla rotazione più lenta conosciuta, impiegando ben 17,4 giorni per completare una rotazione! Recenti analisi spettrali fanno ritenere che la sua superficie possa essere simile al materiale che compone le condriti di tipo CM o CI, queste ultime formate tipicamente da magnetite, minerali silicei ed una complicata mistura di complesse molecole a base di carbonio. Si pensa che simili composti si siano condensati nelle regioni esterne della cintura degli asteroidi circa 4,5 miliardi di anni fa e potrebbero quindi rappresentare una delle forme più primitive del sistema solare interno.

Dirigere con precisione la sonda nel punto desiderato e puntare la fotocamera esattamente su Matilde durante il flyby ad una velocità di 9,9 km al secondo fu un'impresa ardua. Diversamente dalla Galileo, la NEAR non possiede una piattaforma degli strumenti mobile, così è l'intera navicella che deve essere girata per puntare la fotocamera. Poiché la sonda si avvicinò all'asteroide dalla parte posteriore, inquadrandolo in una posizione prossima a quella del Sole (angolo di fase 140°), venne rilevata per la prima volta nelle immagini come un debole punto perso nello sfolgorio della luce solare, solo 36 ore prima del punto di massimo avvicinamento (per comparazione, la sonda Galileo rilevò Gaspra 53 giorni prima ed Ida 33). Rapide analisi confermarono che la fotocamera sarebbe stata puntata su Matilde al momento del flyby (le istruzioni finali vennero trasmesse da Terra solo 5 ore prima!)

La sequenza di immagini ebbe inizio circa 5 minuti prima del massimo avvicinamento, con risoluzioni di 500 metri di un oggetto dalla luminosità in aumento e, dopo il passaggio, continuò per altri 20 minuti durante l'allontanamento della NEAR dall'asteroide. L'illuminazione al termine dell'incontro fu nettamente più favorevole (angolo di fase 40°) e la MSI ottenne la copertura globale di Matilde ad una risoluzione di 500 metri utilizzando sette filtri a colori differenti.

(33K JPEG) Sfrecciando a quasi 10 chiloetri al secondo, la NEAR riprese Matilde solo per 25 minuti.

Il flyby venne portato a termine, la NEAR effettuò tutte le riprese previste ed il leggero cambiamento di traiettoria causato dalla spinta gravitazionale di Matilde venne misurato con estrema precisione. La sonda oltrepassò l'asteroide quasi esattamente alla distanza prevista di 1.200 km, il momento del massimo avvicinamento (alle 12:55:52 Tempo Universale) avvenne a 3 secondi da quello previsto, un errore corrispondente ad una distanza percorsa, lungo la traiettoria di volo, di 20-30 chilometri. Non tutti i fotogrammi dell'MSI, peraltro, contengono l'asteroide. Circa 200 riguardano le sue vicinanze, per poter scoprire eventuali satelliti. Altri fotogrammi vennero "bruciati" per assicurare la corretta posizione al momento del massimo approccio.

Abbiamo preparato una sequenza temporale che mostra come l'immagine di Matilde cambio per la NEAR durante il flyby. Se avreste potuto volare con la sonda, questo è ciò che avreste visto:

L'emisfero illuminato è dominato da due enormi crateri di 30 e 20 chilometri di diametro e ne sono rilevabili altri due o tre delle stesse dimensioni. Per scavare un cratere di 30 km, alla velocità tipica d'impatto di 5 km/s pari a metà di quella della NEAR, è necessario un asteroide del diametro di 3 km. L'energia rilasciata in un simile impatto è colossale e pari a quella dell'esplosione di 600 miliardi di tonnellate di tritolo. E' perci ò straordinario constatare che Matilde presenti diversi impatti di questo tipo senza essere sfregiato da grandi fratture (come quelle associate al vasto cratere Stickney sul satellite marziano Phobos) o che non sia stato completamente demolito.

I crateri da 1 a 3 km di diametro appaiono "saturati", come quelli su Ida. Questo suggerisce che l'attuale superficie dell'asteroide abbia almeno 2 miliardi di anni (potrebbe esserlo anche di più poiché una volta che la superficie viene saturata, il proseguimento della craterizzazione non ne muta l'apparenza). Considerata l'ubiquità degli enormi crateri della sua superficie è incredibile che Matilde sia sopravissuto a lungo in questa condizione.

(15K JPEG) Immagine ripresa nel momento del massimo avvicinamento da una distanza di circa 1.200 km. La risoluzione, che permette di osservare dettagli di almeno 150 m, rivela una superficie butterata.

Secondo i risultati del team radio-scientifico guidato da Donald K. Yeomans (Jet Propulsion Laboratory), la massa di Matilde è di circa 10²⁰ grammi, con una precisione del 5 per cento circa. Desta molta sorpresa quindi il valore estremamente basso della densità ricavato partendo da questo dato. Una misura precisa del suo volume è impossibile ma Peter Thomas (Cornell University) ritiene che possa essere stimato intorno al 30 per cento circa. Ciò porterebbe ad una densità inferiore a 2 grammi per centimetro cubico e molto probabilmente a meno di 1,5, valori simili pressapoco alla metà di quelli delle meteoriti condriti carbonacee. L'asteroide avrebbe quindi un interno poroso o, come eloquentemente ha detto uno dei membri del team "La cosa deve essere piena di buchi". Oppure, al suo interno potrebbe esserci del materiale a bassa densità, come il ghiaccio anche se quest'ultima ipotesi non ha trovato nessun riscontro e contraddice la mancanza di ghiaccio della sua superficie, determinata dalle analisi spettroscopiche.

Più probabilmente Matilde è un "cumulo di macerie" il cui interno è stato polverizzato da una lunga storia di gravi collisioni, l'esistenza di un oggetto così poco denso è stata peraltro prevista da diversi studi. Infine, è anche possibile che se gli asteroidi di tipo C sono formati da materiali estremamente primitivi ed incontaminati, questa bassa densità possa essere, in un certo senso, primordiale. La presione al centro di Matilde è inferiore a 10 bar (10 volte quella atmosferica terrestre al livello del mare), alta abbastanza da trasformarlo in roccia. E' interessante notare che gli altri due piccoli corpi di cui sia stata determinata la massa da una sonda, le lune marziane Phobos e Deimos, hanno anch'esse una bassa densità: stimata rispettivamente in 1,9 ed 1,8 grammi per centimetro cubico.

I tempi delle esposizioni si basarono esclusivamente sui modelli spettrali, un compito non da poco considerate le nostre lacune nella conoscenza degli asteroidi di tipo C. Ciò nonostante, in tutte le differenti prospettive le immagini vennero esposte correttamente, il che fu estremamente gratificante: significò infatti che le stime delle proprietà fotometriche di Matilde furono sostanzialmente corrette.

(17K JPEG) Asteroidi allineati. In scala, vengono mostrati tre asteroidi visitati da una sonda (da sinistra): Matilde, Gaspra ed Ida. La luminosità di Matilde è stata fortemente incrementata per renderla facilmente visibile. Gaspra ed Ida sono infatti cinque volte più riflettenti.

Matilde ci riserva peraltro un'altra sorpresa: la NEAR l'ha trovato sostanzialmente uniforme nell'albedo e nel colore. I crateri piccoli più recenti e le zone circostanti non presentano variazioni, similmente alla parte interna del cratere di 30 chilometri di diametro. Situazione differente da quella di Gaspra ed Ida dove i materiali scavati dagli impatti recenti presentano piccoli, ma significativi, contrasti cromatici con le zone circostanti. Le osservazioni della NEAR concordano con l'ipotesi che sia composto dello stesso materiale scuro ed completamente incolore, come ci sarebbe aspettato da un asteroide primitivo e privo di differenziazioni. Recenti studi spettrali nell'infrarosso mostrano che, a differenza di Ceres, Matilde non presenta traccia di idrati (materiali portatori di acqua) sulla sua superficie, un risultato pienamente confacente alle misure cromatiche della NEAR.

Quello che lascia maggiormente perplessi dopo il flyby di Matilde è la sua rotazione estremamente lenta. Si sa che solo altri due asteroidi, 288 Glauke e 1220 Crocus, hanno una rotazione più lenta. Gli scienziati ritengono che debba essere accaduto qualcosa che abbia rallentato un periodo di rotazione precedentemente più rapido (tipicamente da 5 a 15 ore) come osservato per la maggior parte degli asteroidi .

Un'ipotesi speculativa, motivata dalla constatazione che alcuni nuclei cometari ruotano lentamente, ritiene che la fuoriuscita di gas possa aver contrastato il momento angolare. Anche se fosse così, non è stata trovata prova di una simile attività su Matilde. Una seconda ipotesi prende in considerazione le interazioni mareali con un grosso compoagno. La scoperta di Dactyl, il satellite di Ida, conferma che alcuni asteroidi possono davvero avere dei compagni di dimensioni rilevanti ma la ricerca di satelliti nella sequenza di immagini della NEAR ha dato, ahimé, esito negativo. La sonda avrebbe dovuto rilevare qualsiasi oggetti della dimensione minima di 100 metri sino a 400 km da Matilde. L'estrema lentezza della sua rotazione rimane quindi un mistero.

(31K JPEG) Al momento dell'incontro con 253 Matilde del giugno 1997, la sonda NEAR si trovava a metà strada del viaggio interplanetario che in tre anni la porterà all'asteroide 433 Eros.

In meno di mezz'ora, la NEAR ha fornito ai planetologi le dettagliate immagini di un nuovo mondo. Nei mesi a venire, i ricercatori leggeranno attentamente i dati trasmessi a Terra, aggiungendo altre informazioni alle nostre conoscenze sugli asteroidi. Sei giorni dopo l'incontro, i controllori di volo hanno istruito la sonda per farle modificare la rotta ed indirizzarla verso Terra per prepararla all'incontro con Eros del 1999, dove sicuramente ci attenderanno altre sorprese.

Joseph Veverka, astronoma alla Cornell University, è responsabile del team del Multispectral Imager della sonda NEAR. Robert Farquhar è il Responsabile di missione presso l'Applied Physics Laboratory della Johns Hopkins University.

Per ulteriori informazioni sulla missione, consultate la NEAR Home Page.