253 Mathilde – größter von einer Raumsonde besuchter C‑Typ-Asteroid (NEAR 1997)

253 Mathilde: größter von einer Raumsonde besuchter C‑Typ-Asteroid — NEAR Shoemaker 1997 entdeckte dunkle, kohlenstoffreiche Oberfläche, langsame Rotation und riesige Krater.

253 Mathilde ist ein 1885 von Johann Palisa entdeckter Hauptgürtel-Asteroid. Er umkreist die Sonne auf einer vergleichsweise elliptischen Bahn und benötigt dafür etwas mehr als vier Jahre. Auffällig ist seine sehr langsame Rotation: Mathilde dreht sich in rund 17,4 Tagen einmal um die eigene Achse, deutlich langsamer als die meisten Asteroiden ähnlicher Größe.

Bahn und Rotation

Die Umlaufbahn von Mathilde weist eine größere Exzentrizität als die Bahnen vieler anderer Hauptgürtel-Asteroiden auf, weshalb seine Entfernung zur Sonne während eines Umlaufs merklich variiert. Die ungewöhnlich lange Rotationsperiode (etwa 17,4 Tage) lässt sich nicht endgültig erklären; mögliche Ursachen sind frühere starke Kollisionen, ein ungewöhnliches Trägheitsverhältnis durch eine ungleichmäßige Massenverteilung oder eine lockere, stark poröse innere Struktur („Rubble Pile“), die die Rotationsdynamik beeinflusst.

Physikalische Eigenschaften

• Typ: C‑Typ (karbonreicher, dunkler Asteroid).
• Albedo: sehr gering – die Oberfläche reflektiert nur einen kleinen Bruchteil des einfallenden Lichts (etwa 4 %), was typisch für kohlenstoffreiche Materialien ist (Kohlenstoff).
• Größe: Mathilde hat einen Durchmesser von einigen zehn Kilometern (ungefähr im Bereich von rund 50 km), damit gehört er zu den größeren bekannten C‑Typ‑Asteroiden.
• Dichte und innere Struktur: Die gemessene mittlere Dichte liegt deutlich unter der von massivem Gestein, was auf hohe Porosität hinweist. Diese Beobachtung unterstützt das Modell eines lockeren Trümmerhaufens (Rubble‑Pile) oder eines Körpers mit vielen Hohlräumen.
• Mineralogie: Als primitiver C‑Typ enthält die Oberfläche wahrscheinlich kohlenstoffreiche und zum Teil wassergebundene Mineralien. Spektrale Daten deuten auf unveränderte, urtümliche Materialien hin, die Einblicke in die frühe Sonnensystemchemie liefern.

NEAR‑Shoemaker‑Vorbeiflug (Juni 1997) und Entdeckungen

Im Juni 1997 passierte die NASA‑Mission NEAR Shoemaker auf dem Weg zum Asteroiden 433 Eros den Asteroiden 253 Mathilde. Während dieses Vorbeiflugs – der am 27. Juni 1997 stattfand – wurde Mathilde aus relativ geringer Entfernung beobachtet. Die Raumsonde fertigte Bilder und Messungen an, die neue Erkenntnisse über Gestalt, Oberfläche und Innere Struktur ermöglichten.

Wesentliche Ergebnisse des Vorbeiflugs:

• Aufnahmen zeigten zahlreiche, sehr große Einschlagskrater, von denen einige einen erheblichen Bruchteil des Asteroidenquerschnitts einnehmen. Die Existenz so großer Krater bei gleichzeitigem Überleben des Körpers spricht für eine hohe Porosität und ein energieabsorbierendes Inneres.
• Die Bildauflösung lag im Bereich von einigen hundert Metern pro Pixel, sodass zwar keine feinstrukturellen Details wie auf einigen später besuchten Asteroiden sichtbar wurden, jedoch die großskalige Morphologie und Verteilung der Krater gut dokumentiert werden konnte.
• Die Beobachtungen bestätigten die dunkle, kohlenstoffreiche Oberfläche und lieferten Hinweise auf eine primitive Zusammensetzung, die für C‑Typ‑Asteroiden typisch ist.

Bedeutung und Einordnung

Zum Zeitpunkt des NEAR‑Vorbeiflugs 1997 war 253 Mathilde der größte Asteroid, der von einer Raumsonde besucht worden war. Spätere Missionen (z. B. Dawn) haben jedoch noch größere Körper wie 4 Vesta und den Zwergplaneten Ceres detailliert untersucht. Unabhängig davon lieferte Mathilde wichtige Erkenntnisse über die Struktur und Entwicklung primitiver, kohlenstoffreicher Asteroiden: die Kombination aus großen Einschlagskratern und niedriger Dichte hat das Verständnis darüber vertieft, wie solche Körper Stoßenergie absorbieren und wie ihre innere Struktur aufgebaut sein kann.

Zusammenfassend ist 253 Mathilde ein typisches Beispiel für einen primitiven C‑Typ‑Asteroiden mit dunkler, kohlenstoffreicher Oberfläche, ungewöhnlich langsamer Rotation und hoher Porosität. Die Daten des NEAR‑Vorbeiflugs bleiben eine wichtige Referenz für die Erforschung der Entstehung und Entwicklung kleiner Körper im Sonnensystem.

Beschreibung

253 Mathilde ist sehr dunkel. Der Asteroid hat eine Reihe sehr großer Krater, wobei die einzelnen Krater nach Kohlefeldern und -becken auf der ganzen Welt benannt sind. Die beiden größten Krater, Ishikari (29,3 km) und Karoo (33,4 km), sind so breit wie der durchschnittliche Radius des Asteroiden. Die Einschläge scheinen große Volumen von dem Asteroiden weggeblasen zu haben, wie die eckigen Ränder der Krater vermuten lassen.

Die von NEAR Shoemaker gemessene Dichte von 1.300 kg/m³ ist weniger als halb so hoch wie die eines normalen kohlenstoffhaltigen Chondriten; dies könnte darauf hinweisen, dass es sich bei dem Asteroiden um einen sehr locker gepackten Schutthaufen handelt (ein Asteroid, der durch eine Kollision auseinander gebrochen und durch die Schwerkraft wieder zusammengezogen wurde). Dasselbe gilt für mehrere Asteroiden vom Typ C, die mit bodengestützten Teleskopen mit adaptiver Optik untersucht wurden (45 Eugenia, 90 Antiope, 87 Sylvia und 121 Hermine). Bis zu 50 % des Volumens im Inneren von 253 Mathilde hat offenen Raum. Die Existenz einer 20 km langen Steilkante kann jedoch darauf hindeuten, dass der Asteroid eine gewisse strukturelle Festigkeit besitzt, so dass er einige große interne Komponenten enthalten könnte. Die geringe Dichte im Inneren des Asteroiden ist ein ineffizienter Übertrager von Aufprallschocks durch den Asteroiden, was auch dazu beiträgt, die Oberflächenmerkmale in hohem Maße zu erhalten.

Mathildes Umlaufbahn ist exzentrisch und führt zu den weiter entfernten Bereichen des Hauptgürtels. Dennoch liegt die Umlaufbahn zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter; sie kreuzt nicht die Planetenbahnen. Sie hat auch eine der langsamsten Rotationsperioden der bekannten Asteroiden - die meisten Asteroiden haben eine Rotationsperiode im Bereich von 2 - 24 Stunden. Wegen der langsamen Rotationsgeschwindigkeit konnte NEAR Shoemaker nur 60 % der Oberfläche des Asteroiden fotografieren. Die langsame Rotationsgeschwindigkeit könnte auf einen Mond zurückzuführen sein, der den Asteroiden umkreist, aber eine Suche in den Bildern in DER NÄHE ergab keine Bilder, die größer als 10 km im Durchmesser und 20 Mal so groß wie der Radius von 253 Mathilde waren.

Einer der großen Krater auf 253 Mathilde. Bild der NASA.

Fragen und Antworten

F: Wer hat den Asteroiden 253 Mathilde entdeckt und wann?

F: Wie sieht die Umlaufbahn des Asteroiden 253 Mathilde aus?

F: Wie hoch ist die Rotationsgeschwindigkeit des Asteroiden 253 Mathilde?

F: Welche Art von Asteroid ist Asteroid 253 Mathilde?

F: Welche Raumsonde besuchte den Asteroiden 253 Mathilde und wann?

F: Was hat die Raumsonde NEAR Shoemaker bei ihrem Besuch des Asteroiden 253 Mathilde entdeckt?

F: Welche Bedeutung hat der Asteroid 253 Mathilde für die Erforschung des Weltraums?

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