Donkere Mathilde; NEAR werpt snelle blik op reuzenrotsblok

OP 27 JUNI ZAL de Amerikaanse ruimtesonde NEAR op een afstand van 1.200 kilometer langs Mathilde vliegen. Mathilde is een vrij grote en zeer donkere planetoïde in het binnenste deel van de brede gordel van vergelijkbare reuzenrotsblokken tussen de banen van Mars en Jupiter. Het zijn restanten van het materiaal waaruit planeten zoals onze aarde zijn ontstaan. Tijdens de passage worden detailopnamen van Mathilde gemaakt en wordt haar subtiele aantrekkingskracht gemeten. Daarna gaat de reis verder naar het hoofddoel: Eros.

NEAR (Near Earth Asteroid Rendezvous), gelanceerd op 17 februari 1996, is het eerste product van het nieuwe, bescheiden NASA-programma voor onderzoek van het zonnestelsel: het Discovery-programma. Andere ruimtesondes hierin zijn de Mars Pathfinder (die op 4 juli op Mars moet landen), de Lunar Prospector (lancering eind september) en de komeetonderzoeker Stardust (lancering 1999). NEAR werd in 27 maanden voor een bedrag van nog geen 125 miljoen dollar gebouwd op de Johns Hopkins universiteit in Laurel (VS). De ruimtesonde is anderhalve meter hoog en woog voor vertrek 800 kg.

NEAR moet na een vlucht van drie jaar aankomen bij Eros, een van de honderden planetoïden die dichtbij of binnen de aardbaan komen. De ruimtesonde wordt in een baan om de 40 kilometer lange planetoïde gebracht, waarbij het oppervlak tot op 15 kilometer wordt genaderd. Vervolgens moet Eros tot het jaar 2000 gedetailleerd worden bestudeerd. Zo hoopt men meer te weten te komen over de relatie tussen planetoïden en (op aarde gevonden) meteorieten. Algemeen wordt aangenomen dat meteorieten fragmenten zijn van planetoïden, maar het is nog steeds niet gelukt om de spectroscopisch gemeten verschillen tussen planetoïden ondubbelzinnig te koppelen aan de verschillende soorten meteorieten.

Tijdens de voorbereiding van het project werd ontdekt dat de ruimtesonde op zijn weg naar Eros in de buurt komt van een andere planetoïde. Er behoefde maar een kleine koerscorrectie te worden verricht om op 27 juni op een afstand van 1.200 kilometer langs Mathilde te kunnen scheren. Hoewel men Mathilde al sinds 1885 kende, gingen astronomen haar pas ná deze bekendmaking (eind 1994) uitvoerig bestuderen. Tot grote vreugde van de onderzoekers bleek dat Mathilde geen doorsnee-planetoïde is, maar een bijzonder intrigerend hemellichaam.

TYPE S

Tot nu toe zijn slechts twee andere planetoïden van dichtbij door een ruimtesonde (Galileo, die nu om Jupiter draait) bestudeerd: Gaspra (in 1991) en Ida (in 1993). Beide objecten behoren tot het type S, het meest voorkomende type in de binnenste regionen van de planetoïdengordel. Hun spectrum suggereert dat zij onder andere uit ijzer- en magnesiumrijke gesteenten bestaan. Ook het einddoel van NEAR, Eros, behoort hiertoe. Mathilde is echter van het type C, dat wil zeggen rijk aan koolstof en vooral voorkomend in de verder weg gelegen delen van de planetoïdengordel. Mathilde wordt dus de eerste planetoïde van dit type die met behulp van een ruimtesonde wordt bestudeerd.

Gaspra en Ida zijn vuistbijlvormige planetoïden van 16 en 33 kilometer lang. Mathilde is een min of meer bolvormig object met een diameter van ongeveer 60 kilometer. Het oppervlak blijkt slechts vier procent van het zonlicht te reflecteren en daarmee is Mathilde een van de donkerste objecten in het zonnestelsel. Maar de planetoïde heeft nòg een uitzonderlijke eigenschap: een extreem trage aswenteling. Twee jaar geleden werd ontdekt dat zij in 17,4 dagen om haar as wentelt, ruim veertigmaal zo langzaam als een 'gemiddelde' planetoïde.

Er zijn slechts twee planetoïden met een nog tragere rotatie: Clocus (31 dagen) en Glauke (48 dagen). Onderlinge botsingen tussen planetoïden kunnen de aswenteling vertragen en astronomen van het California Institute of Technology hebben onlangs gevonden dat dit mechanisme bij objecten met de kleinste soortelijke dichtheid (type C) het beste werkt (Nature, 13 maart). Maar er is slechts een extreem kleine kans dat de aswenteling hierdoor tot vrijwel nul wordt gereduceerd. En de kans dat zoiets in meerdere etappes (door opeenvolgende botsingen) gebeurt, is nog veel kleiner.

Misschien zullen de waarnemingen van NEAR dit raadsel kunnen helpen oplossen, maar die waarnemingen zullen nog een hele toer worden. De ruimtesonde nadert Mathilde aan haar onverlichte zijde, met een snelheid van 10 kilometer per seconde, zodat de camera pas een dag voor de ontmoeting een smalle sikkel zal ontwaren. En omdat de camera, net als de andere instrumenten, in een vaste richting kijkt, moet de gehele ruimtesonde vrij snel met de planetoïde meedraaien om haar in beeld te kunnen houden. Het is alsof men 's nachts vanuit een snelle auto een reclamebord langs de weg wil fotograferen.

De onderzoekers hopen in een periode van dertig minuten 300 opnamen van Mathilde te kunnen maken, waarop details tot op 200 meter groot zijn te onderscheiden. Tevens wordt gezocht naar een mogelijk magnetisch veld en na de ontmoeting zal de ruimtesonde achteruit kijkend de omgeving van de planetoïde afzoeken naar mogelijke begeleiders. Bij Ida werd in 1993 door Galileo een 1.500 meter grote begeleider ontdekt, Dactyl, die dezelfde samenstelling bleek te hebben en vermoedelijk gelijktijdig met Ida is ontstaan: door de fragmentatie van een groter object. Deze ontdekking wees er op dat satellieten bij planetoïden wellicht méér voorkomen dan men had verwacht.

Door de aantrekkingskracht van Mathilde zal de baan van NEAR een heel klein beetje worden afgebogen: ongeveer 12 meter over een afstand van 36.000 kilometer. Deze afwijking kan worden afgeleid uit de radiosignalen van de ruimtesonde en maakt het mogelijk om tot op 5 procent nauwkeurig de massa van Mathilde te bepalen. Via deze massa kan dan (als ook de vorm en diameter zijn bepaald) de dichtheid worden berekend, een belangrijke grootheid die ook iets kan zeggen over de structuur, geschiedenis en mogelijke herkomst van Mathilde.