GAT - SPLENDIDA E MISTERIOSA MATHILDE!

SPLENDIDA E MISTERIOSA MATHILDE!
Di Cesare Guaita
Ad un mese dallo storico incontro della sonda NEAR con l'asteroide Mathilde, possiamo, in anteprima, fare un primo bilancio degli spettacolari risultati scientifici raggiunti.

La navicella americana NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvouz).
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Fino ad un mese fa solo la sonda Galileo era riuscita nell'impresa di dare un'occhiata al mondo misterioso degli asteroidi: tutti ricordano infatti gli incontri ravvicinati con Gaspra (29 Ottobre'91) e con Ida (28 Agosto'93).
Come sempre, pero', altre a nuove informazioni furono tanti gli interrogativi imprevisti ed irrisolti. Grande era quindi, tra i planetologi di tutto il mondo, l'attesa per la terza puntata di questo lungo cammino alla scoperta degli asterodi. Obiettivo 253 Mathilde, un corpo di gran lunga piu' massiccio di Gaspra ed Ida e, in un certo senso, di gran lunga piu' significativo come rappresentante tipico della classe di oggetti cui appartiene.
Mathilde venne scoperto nella notte del 12 Novembre 1885 a Vienna da Johann Palisa. Pochi giorni dopo fu V.A. Lebeuf (Osservatorio di Parigi) a calcolarne per primo i parametri orbitali (l'oggetto ruota attorno al sole in 4,3 anni su un'orbita inclinata di 6,7 sul piano dell'eclittica e decisamente eccentrica, che lo porta alla minima distanza dal Sole di 1,94 U,A. ed alla massima distanza di 3,55 U.A.). Fu lo stesso Lebeuf che, diciamo per far piacere all'allora vicedirettore dell'osservatorio parigino Moritz Loewy, propose di assegnare al nuovo asteroide il nome della bellissima moglie di quest'ultimo, certa Mathilde appunto.

Il percorso della sonda NEAR per raggiungere prima Mathilde e poi Eros.
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A piu' di cento anni dalla sua scoperta, l'asteroide 253 Mathilde ha cominciato a rivelare i suoi segreti grazie ad un sorvolo ravvicinato di 25 minuti operato dalla navicella americana NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous) lo scorso 27 Giugno, da una distanza di soli 1200 Km. NEAR, la prima navicella del nuovo programma di missioni NASA a basso costo denominato Discovery, era felicemente partita il 17 Febbraio'96, avendo come obiettivo primario il raggiungimento, nel Febbraio 1999 dell'asteroide EROS (un asteroide del tipo EGA, ossia con orbita intersecante quella della Terra). Grazie pero' alla scelta di un'opportuna finestra temporale di lancio si e' riusciti a farle raggiungere un secondo obiettivo, vale a dire un secondo asteroide (253 Mathilde) questa volta molto lontano dalla Terra in quanto appartenenete alla fascia principale tra Marte e Giove.

27 giugno 1997, ore 5: la prima immagine di Mathilde, ripresa dalla sonda NEAR da 400.000 km. L'aspetto dell'asteroide era ancora puntiforme, ma lo scopo di questa come di altre sei immagini era quello di determinare con precisione la posizione in vista dell' incontro ravvicinato di 11 ore dopo.
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Le spettacolari immagini di Mathilde inviate a Terra lo scorso 27 Giugno, unitamente ad una impressionate mole di risultati scientifici sono di importanza storica: per la prima volta, infatti, un ordigno costruito dall'uomo e' riuscito ad avvicinare un asteroide di tipo C, la classe piu' numerosa di questi oggetti, ma, anche nel contempo la meno conosciuta. C sta per 'carbonioso' ed e' indizio di una superficie estremamente scura e ricca di composti del carbonio: grande e' la somiglianza con una classe molto particolare di meteoriti, le cosiddette Condriti Carboniose, che potrebbero quindi avere negli asteroidi di tipo C la loro origine diretta. Dai dati della NEAR si e' confermato, in effetti, che Mathilde riflette solo il 3% della luce solare (ha, insomma, un albedo di 0,03), il che e' come dire che la sua superficie e' due volte piu' scura di un pezzo di carbone! Come dicevamo, una simile colorazione scura si spiega probabilmente con l'abbondante presenza di composti organici a base di carbonio, rimasti invariati da quando, 4,5 miliardi di anni fa, si cominciarono a condensare i vari corpi del Sistema Solare. Lo studio di un corpo come Mathilde, quindi, non solo ci aiuta a capire meglio l'origine del Sistema Solare ma, forse, racchiude informazioni importanti per capire l'origine stessa della vita (non dimentichiamo che asteroidi ricchi di carbonio e comete, cascando negli oceani primordiali della Terra, hanno contribuito non poco ad arricchire questi ultimi dei mattoni fondamentali per lo sviluppo di forme primordiali di vita).

L'emisfero illuminato di Mathilde (59x41 km) in un mosaico di 4 immagini riprese dalla sonda NEAR da 2400 km, con risoluzione di 400 metri. Sorprendente è la presenza di almeno 4 crateri di diametro compreso tra 10 e 20 km, la cui formazione avrebbe dovuto addirittura frantumare tutto l'asteroide.
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Gli obiettivi del sorvolo di Mathilde da parte della sonda NEAR erano numerosi. Innanzi tutto si voleva riprendere a grande risoluzione almeno il 60% della misteriosa superficie per determinarne le principali caratteristiche morfologiche nelle quali sta scritta la storia passata di questo come di ogni altro asteroide. Poi, grazie alla camera multispettrale di bordo denominata MSI (in grado di operare dal blu a 400 nm fino al vicino infrarosso a 1100 nm) si voleva determinare la composizione chimica della superficie stessa. Si sono poi scrutati con insistenza i dintorni dell'asteroide alla ricerca di eventuali satelliti (simili, per esempio al piccolo Dattilo scoperto dalla sonda Galileo attorno ad Ida e probabile frammento di un violento impatto superficiale).

Mathilde ripreso dalla sonda NEAR da 1800 km con risoluzione di 230 metri. In primo piano, su un tratto di superficie esteso per circa 60 km, si osserva un cratere di quasi 20 km.
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Ci vorranno mesi per completare l'analisi dei dati ma, secondo le primissime informazioni arrivate a Terra nella prima settimana di luglio, il successo dell'incontro e' stato completo. Addirittura entusiasta si e' dimostrato Robert Farquhar, direttore della missione NEAR e ricercatore presso l'Applied Physics Laboratory della John Hopkins University:" L'incontro con Mathilde e' stato uno dei piu' riusciti della storia dell'esplorazione spaziale", si e' lasciato sfuggire." Le immagini che abbiamo ricevuto sono state addirittura superiori alle nostre piu' ottimistiche previsioni, nonostante che la navicella non sia stata primieramente costruita per un incontro come quello con Mathilde". Un'affermazione, questa, apparentemente paradossale che va spiegata nella sua essenza. Intanto conviene ricordare che l'obiettivo primario di NEAR NON era Mathilde, quanto invece l'asteroide EROS, una possibile cometa fossile entro cui NEAR si mettera' in orbita a partire dal 2 Febbraio del 1999 per compiere studi approfonditi da una posizione (quella orbitale) assolutamente previlegiata. Mathilde invece e' stato un fantastico 'bonus' realizzatosi in condizioni ben diverse da quelle per cui la navicella e' stata costruita. Basti dire che si e' trattato di un flyby velocissimo (cui la NEAR non era per niente inizialmente predisposta) e per di piu' in condizioni limite per quanto riguarda l'approvigionamento energetico. I pannelli solari di bordo, infatti, disegnati per funzionare vicino al Sole (dove si muove EROS), erano in situazione estrema nel momento dell'incontro con Mathilde (quasi 300 milioni di Km dal Sole): da qui la necessita' di lavorare con uno solo dei sei strumenti di bordo, precisamente la camera multispettrale MSI. Senza contare che, per ragioni di bilancio, la NASA ha raccolto all'APL Space Departement, per controllare questa missione, il team di tecnici meno numeroso che si ricordi in fatto di esplorazioni planetarie!

Una delle immagini di Mathilde riprese dalla NEAR da 1200 km, nel momento del massimo avvicinamento. Il cratere in primo piano, con il suo diametro di quasi 30 km, occupa circa la metà della superficie su cui si è formato!
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Globalmente NEAR ha inviato a Terra quasi 500 immagini di Matilde a partire da 11 ore prima di raggiungerne la minima distanza di 1200 Km.
Le operazioni sono iniziate all'alba del 27 Giugno (erano le 5 ora italiana) con una serie di sei immagini riprese da 400.000 Km per individuare con estrema precisione la posizione dell'asteroide. Per quanto ancora puntiforme, l'oggetto e' subito apparso ancora piu' scuro di quanto si supponesse: al punto che sarebbe rimasto invisibile agli occhi di qualunque telecamera che non fosse (come quella della NEAR) in grado di raccoglierne la radiazione infrarossa. Grande emozione nel tardo pomeriggio del 27 Giugno (erano le 16 ore italiane) con l'invio a Terra della prima immagine a grande risoluzione (230 metri) ripresa da circa 1800 Km e subito una grande sorpresa: su quel blocco di roccia di 59 Km di larghezza troneggiava un cratere da impatto di inimmaginabili dimensioni (oltre 10 Km). Sulla superficie di Gaspra ed Ida la Galileo non aveva trovato crateri di simile taglia ne', secondo l'opinione della maggior parte degli scienziati, avrebbe mai potuto trovarli: un meteorite infatti in grado di produrre una simile ferita avrebbe, semplicemenete.... disintegrato tutto l'asteroide!. Ma, evidentemente, su Mathilde questa regola cosi' semplice non funziona. Lo dimostra uno splendido mosaico di quattro immagini riprese da 2400 Km con risoluzione di 380 metri in cui la NEAR ha impressionato tutto l'emisfero dell'asteroide illuminato dal Sole (59x47 km): qui e' infatti chiara la presenza di almeno 4-5 crateri della taglia compresa tra 10 e 20 Km. Addirittura, in una delle immagini riprese alla minima distanza di 1200 Km, compare una 'voragine' di 30 Km, il che e' come dire che su questo corpo c'e' un cratere grande piu' della meta' del suo diametro medio! Una cosa quasi incredibile. Come abbia fatto un corpo del diametro medio di 52 Km ha sopportare simili traumi e' un autentico dilemma che ci costringe a rimeditare non poco sulle caratteristiche teoriche di resistenza agli urti di questi corpi.
Ma, per quanto inspiegabile, la presenza di crateri cosi' profondi ha immediatamente permesso di acquisire un'altra insperata ed importante informazione scientifica, questa volta relativa all'origine dell'asteroide stesso. In pratica le immagini dimostrano che il colore estremamente scuro della superficie si mantiene intatto anche sul fondo dei crateri piu' incavati: questa e' una chiara indicazione che la composizione chimica del corpo e' UNIFORME su tutta la sua massa, a dimostrazione che, davvero, gli asteroidi di tipo C sono campioni invariati del materiale originario che diede origine ai pianeti.

Un confronto in scala tra gli unici tre asteroidi (Mathilde, Gaspra e Ida) finora esplorati da vicino. Dal conteggio dei crateri per unità di superficie, anche Mathilde mostra un'età molto inferiore a quella tipica della popolazione asteroidica, nata con tutto il Sistema Solare 4,5 miliardi di anni fa. Questa è una dimostrazione che per tutti l'origine è legata a un evento collisionale che li ha staccati da un corpo primordiale più antico.
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Piu' difficile e' stabilire se un corpo come Mathilde oltre che fatto da materiale primordiale, sia anche il risultato dell'assemblaggio di un certo numero di corpi originari di dimensioni minori (planetesimi). La NEAR, comunque, ha tentato anche questa ricerca mediante la misura della densita' media dell'asteroide (ricavata, nel momento del flyby, dallo shift Doppler dei segnali radio conseguenti all'influenza gravitazionale dell'asteroide sulla traiettoria della sonda). I risultati sono ancora preliminari ed incerti ma, a quanto pare, si e' ritrovata una densita' molto minore del previsto, a dimostrazione che, forse, l'ipotesi dell'assemblaggio di planetesimi e' piu' probabile di quanto si supponesse.
Per il resto della superficie, le immagini alla miglior risoluzione mostrano crateri di ogni dimensione fino ad un minimo di 0,5 km. Una prima stima del loro numero per unita' di superficie ha gia' permesso di costatare che si e' ben lontani dalla saturazione. In pratica la situazione si presenta molto simile al caso dell'asteroide Ida, laddove la conta dei crateri aveva permesso di dedurre un'eta' di 'soli' due miliardi di anni. Due miliardi di anni sono tanti ma, di sicuro, sono sempre enormemente meno dell'eta' (4,5 miliardi di anni) normalmente accettata per la nascita degli asteroidi e di tutto il Sistema Solare. Da qui l'ipotesi, inevitabile anche per Mathilde (come gia' per Ida e, ancor di piu' per Gaspra), che a ringiovanirne la superficie sia stato un evento collisionale che ha prodotto il distacco dell'intero asteroide da un corpo progenitore piu' antico.

Una porzione della rotazione di Mathilde in due immagini riprese dalla sonda NEAR appena prima (a sinistra) e appena dopo (a destra) il massimo avvicinamento. E' stata confermata una velocità di rotazione estremamente lenta (17,4 giorni).
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Un altro dei grandi misteri di Mathilde e' la straordinaria lentezza del suo periodo di rotazione confermata dalla NEAR in 17,4 giorni dopo i primi indizi in proposito acquisiti nel 1995 mediante misure fotometriche (per confronto ricordiamo che Gaspra ruota in circa 7 ore ed Ida in circa 4 ore). Questa anomalia non ha trovato nelle immagini fin qui ricevute immediata spiegazione ma, l'impressione e' che i processi collisionali cosi' differenti (leggi presenza di grandi crateri) rispetto a Gaspra ed Ida possano aver giocato un ruolo non indifferente nell'ingenerare questa anomalia rotazionale. C'era peraltro da aspettarsi che qualche frammento collisionale potesse essere rimasto catturato nel campo gravitazionale dell'asteroide (molto piu' intenso, date le dimensioni, di quello di Ida e Gaspra) diventandone un satellite 'artificiale'. In realta', come accennavamo, una ricerca di questo tipo e' stata condotta a fondo dalle camere della NEAR ma, a quanto sembra, i risultati sono stati del tutto negativi.
Il 3 luglio, ossia una settimana dopo l'incontro con Mathilde, da Terra e' stato lanciato verso la NEAR un comando fondamentale: quello di accensione del motore di bordo per ridirigere la navicella verso la Terra. Questa operazione fara' si' che il 23 Gennaio del prossimo anno (1998) NEAR sfiori il nostro pianeta ricevendo, per gravity assist, l'impulso necessario per dirigersi verso il suo principale ed affasciante obiettivo: l'asteroide 433 Eros attorno a cui entrera' in orbita il 2 Febbraio 1999 per rimanervi un intero anno (fino al 6 Febbraio del 2000). Semplicemente inimmaginabile e' quanto potremo vedere ed imparare in quel lunghissimo anno di studi orbitali.......

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