Faits:
A. Par jugement du 23 octobre 2009, le Tribunal correctionnel du district de La Chaux-de-Fonds a condamné X._ à quatre ans et demi de privation de liberté pour remise de substances nocives à des enfants, actes d'ordre sexuel avec une enfant, contrainte sexuelle, désagréments causés par la confrontation à un acte d'ordre sexuel et infractions graves à la loi fédérale sur les stupéfiants. Il a en outre suspendu l'exécution de la peine au profit de l'internement du prénommé.
Pour l'essentiel et en résumé, le jugement repose sur les faits suivants. Le 14 septembre 2008, alors qu'il circulait en train entre Sonceboz-Sombeval et La Chaux-de-Fonds, X._ a abordé A._ -âgée de quinze ans- qu'il ne connaissait pas. Sous la menace d'un couteau, il l'a obligée à fumer de la marijuana et à consommer, à plusieurs reprises, de la cocaïne. Profitant de l'état second et de la crainte dans lesquels il avait ainsi placé sa victime, il l'a embrassée sur la bouche, lui a caressé la poitrine, lui a pénétré du doigt le vagin et l'anus, l'a forcée à lui pratiquer une fellation et a tenté, en vain, de la sodomiser avant de la contraindre à une seconde fellation. Le 15 janvier 2009, il s'est masturbé dans le train reliant Oberbuchsiten et Soleure sous les yeux de B._. Entre juin 2008 et le 15 janvier 2009, il s'est adonné au trafic d'au minimum 44 grammes de cocaïne, dont cinq ont été affectés à sa consommation personnelle.
B. Statuant sur le pourvoi formé contre ce jugement en tant qu'il ordonne l'internement du condamné, la Cour de cassation pénale du Tribunal cantonal neuchâtelois l'a rejeté par arrêt du 15 mars 2010.
C. X._ forme un recours en matière pénale contre l'arrêt cantonal, concluant, principalement, à l'annulation de la mesure d'internement, subsidiairement, au renvoi de la cause pour nouveau jugement. En outre, il réclame le bénéfice de l'assistance judiciaire.
Invités à formuler des observations, la cour cantonale s'est référée aux considérants de son arrêt, tandis que le Ministère public a conclu au rejet du recours.

Considérant en droit:
1. Sous couvert de violation de l'<ref-law>, le recourant fait valoir un défaut de motivation du jugement cantonal. Le grief est irrecevable en tant que l'argumentation du mémoire atteste que l'intéressé a saisi la portée de la décision entreprise et pu la déférer en toute connaissance de cause (cf. <ref-ruling> consid. 2d p. 242).
2. Se prévalant ensuite d'une constatation incomplète des faits, le recourant reproche aux juges cantonaux de n'avoir pas fait mention des témoignages des personnes avec lesquelles il avait entretenu une liaison, ni tenu compte des nuances formulées par l'expert quant au risque de récidive. En outre, ils avaient partiellement reproduit le contenu du rapport d'expertise en ne retenant que les éléments fondant une mesure d'internement et en écartant les faits essentiels à l'examen de la dangerosité de l'intéressé. Ce faisant, le recourant ne soulève expressément aucun grief d'arbitraire (art. 9 Cst.). S'agissant en particulier du risque de récidive, il ne démontre pas que les juges cantonaux auraient faussement et arbitrairement retranscrit les déclarations de l'expert qu'il se contente d'interpréter. Se bornant à opposer sa propre appréciation à celle de l'autorité cantonale, il circonscrit ses considérations à une démarche appellatoire et, partant, irrecevable (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 6 p. 397). Pour le surplus, son argumentation a trait à la violation du droit fédéral dans son application de l'<ref-law> en tant qu'il conteste l'appréciation du risque de récidive et de son aptitude à saisir l'effet dissuasif d'une peine privative de liberté de longue durée et sera examinée ci-après au consid. 5.
3. 3.1 Invoquant une violation de l'<ref-law>, le recourant conteste que les conditions d'une mesure d'internement soient données. Il reproche aux juges cantonaux de lui opposer un important risque de récidive alors que plus de sept années se sont écoulées depuis sa condamnation en 2002 pour exhibitionnisme. Il leur fait également grief d'avoir ignoré l'effet dissuasif lié à l'exécution d'une peine privative de liberté longue de quatre ans et demi dont il est intellectuellement à même de saisir toute la portée.
3.2 Selon l'<ref-law>, une mesure doit être ordonnée si une peine seule ne peut écarter le danger que l'auteur commette d'autres infractions (let. a), si l'auteur a besoin d'un traitement ou que la sécurité publique l'exige (let. b) et si les conditions prévues aux art. 59 à 61, 63 ou 64 sont remplies (let. c). La mesure prononcée doit respecter le principe de la proportionnalité, c'est-à-dire que l'atteinte aux droits de la personnalité qui en résulte pour l'auteur ne doit pas être disproportionnée au regard de la vraisemblance qu'il commette de nouvelles infractions et de leur gravité (<ref-law>; ATF 6B_604/2007 du 9 janvier 2008 consid. 6.2). Pour ordonner une des mesures prévues aux art. 59 à 61, 63 et 64 CP ou en cas de changement de sanction au sens de l'<ref-law>, le juge se fonde sur une expertise. Celle-ci se détermine sur la nécessité et les chances de succès d'un traitement, sur la vraisemblance que l'auteur commette d'autres infractions et sur la nature de celles-ci ainsi que sur les possibilités de faire exécuter la mesure (art. 56 al. 3 let. a à c CP).
3.2.1 L'internement fondé sur l'<ref-law> suppose que l'auteur ait commis l'une des infractions énumérées à l'alinéa 1 de cette disposition, soit un assassinat, un meurtre, une lésion corporelle grave, un viol, un brigandage, une prise d'otage, un incendie, une mise en danger de la vie d'autrui, ou une autre infraction passible d'une peine privative de liberté de cinq ans au moins et qu'il ait par là porté ou voulu porter gravement atteinte à l'intégrité physique, psychique ou sexuelle d'autrui.
Cette condition d'atteinte grave portée ou voulue à l'encontre de la victime vaut autant pour les infractions citées dans le catalogue que celles visées par la clause générale de l'<ref-law> (cf. MARIANNE HEER, Basler Kommentar, Strafrecht I, ad art. 64, n° 22 p. 1318). L'appréciation de l'atteinte doit être objective et tenir compte du principe de la proportionnalité. L'aspect subjectif du sentiment de la victime n'entre pas en considération (cf. NICOLAS QUELOZ/RAPHAËL BROSSARD, Commentaire romand, Code pénal I, ad art. 64 n° 18 p. 643; Marianne Heer, op cit, n° 24 p. 1318 s.; ).
3.2.2 Il faut en outre que l'une des conditions alternatives posées à l'<ref-law> soit réalisée, à savoir que, en raison des caractéristiques de la personnalité de l'auteur, des circonstances dans lesquelles il a commis l'infraction et de son vécu, il soit sérieusement à craindre qu'il ne commette d'autres infractions du même genre (let. a) ou que, en raison d'un grave trouble mental chronique ou récurrent en relation avec l'infraction, il soit sérieusement à craindre que l'auteur ne commette d'autres infractions du même genre et que la mesure prévue à l'<ref-law> -soit une mesure thérapeutique institutionnelle- apparaisse vouée à l'échec (let. b).
3.2.2.1 Ainsi, un trouble mental ne constitue plus forcément une condition préalable au prononcé de l'internement, de sorte qu'à certaines conditions déterminées, il est justifié d'ordonner l'internement d'un auteur mentalement sain en raison d'une infraction unique. Cette disposition permet l'internement de délinquants primaires dangereux qui ne présentent pas de trouble au sens de la psychiatrie, mais dont il est sérieusement à craindre, en raison des caractéristiques de leur personnalité, des circonstances dans lesquelles ils ont commis l'infraction et de leur vécu, qu'ils ne commettent d'autres infractions graves du même genre, si on les laisse en liberté. Il incombe au juge d'ordonner l'internement lorsque l'appréciation d'ensemble de ces éléments aboutit à un pronostic si défavorable que le risque d'une récidive apparaisse hautement vraisemblable (ATF 6B_486/2009 du 28 octobre 2009 consid. 6.6).
En revanche, en présence d'un trouble psychiatrique, l'internement fondé sur l'<ref-law> constitue, conformément au principe de proportionnalité, une mesure subsidiaire par rapport à une mesure institutionnelle au sens de l'<ref-law>. En tant qu'ultima ratio, en raison de la gravité de l'atteinte à la liberté personnelle qu'il représente (<ref-ruling> consid. 3.4.4 p. 131), l'internement n'entre pas en considération tant que la mesure institutionnelle apparaît utile. Il s'ensuit que pour les auteurs dangereux souffrant d'un grave trouble mental, il y a lieu d'examiner au préalable si une mesure institutionnelle au sens de l'<ref-law>, exécutée au besoin dans le cadre offrant une sécurité accrue prévu par l'<ref-law>, apparaît susceptible de les détourner de commettre de nouvelles infractions en rapport avec le trouble. Ce n'est ainsi que lorsqu'une mesure institutionnelle apparaît dénuée de chances de succès que l'internement peut être prononcé, s'il est nécessaire. Cette démarche doit permettre d'éviter qu'un auteur soit déclaré a priori « incurable » et interné dans un établissement d'exécution des peines (<ref-ruling> consid. 3.2 et 3.3 p. 320 s.; <ref-ruling> consid. 3.4.2 p. 130).
3.2.2.2 Lors de l'examen du risque de récidive, il convient de tenir compte de l'imminence et de la gravité du danger, ainsi que de la nature et de l'importance du bien juridique menacé. Lorsque des biens juridiques importants, tels que la vie ou l'intégrité corporelle, sont mis en péril, il faut se montrer moins exigeant quant à l'imminence et à la gravité du danger que lorsque des biens de moindre valeur, tels que la propriété ou le patrimoine, sont menacés. A cet égard, il convient de ne pas perdre de vue qu'il est par définition aléatoire et difficile d'évaluer le degré de dangerosité d'un individu. Mais, s'agissant de la décision sur le pronostic, le principe "in dubio pro reo" n'est pas applicable (<ref-ruling>consid. 2a p. 4 s.).
4. En l'espèce, le recourant a été reconnu coupable, notamment, d'actes d'ordre sexuel avec une enfant et contrainte sexuelle commis au préjudice de A._ -alors âgée de seulement quinze ans-, infractions couvertes par la clause générale de l'<ref-law> (cf. consid. 3.2.1 supra). En outre, il ressort des constatations cantonales (jugement de première instance p. 15 let. b) que, sous la menace d'un couteau, il a forcé sa victime à consommer des produits stupéfiants. Profitant de l'état second et de la crainte dans lesquels il avait ainsi placé la jeune fille, du contexte général ainsi que de la différence d'âge, il s'est livré sur elle à des attouchements sexuels, plusieurs fellations et une tentative de sodomie, soit à des agissements dont la gravité est indiscutable. Au plus vil mépris de la santé de l'adolescente, il n'a pas porté de préservatif, contraignant cette dernière à subir un pénible traitement prophylactique anti-rétroviral. Au regard de ces éléments, les autorités cantonales pouvaient, sans violation du droit fédéral, admettre que les infractions commises avaient porté une grave atteinte à A._.
5. 5.1 Pour ordonner l'internement du recourant, les juges se sont fondés sur le rapport d'expertise du docteur Y._ (spécialiste FMH en psychiatrie et psychothérapie) établi le 12 mai 2009 et complété les 7 juin et 2 octobre suivants. Celui-ci établit que l'expertisé ne souffre pas de maladie mentale. Les scores qu'il a obtenus aux tests psychométriques le classent en revanche très clairement parmi les sujets caractérisés par une organisation psychopathique de la personnalité. L'expert pose les diagnostics de personnalité dyssociale comportant des traits psychopathiques très marqués (F60.2 selon CIM-10) et utilisation nocive pour la santé de substances psychoactives multiples (F19.1), pathologie entraînant un tendance importante à la délinquance, notamment de nature sexuelle. Aucune mesure thérapeutique ne peut être préconisée à défaut d'un traitement apte à soigner de tels troubles. Cela étant, une mesure thérapeutique institutionnelle apparaît d'emblée dépourvue de chances de succès, le recourant n'ayant au demeurant exprimé aucune motivation à suivre une thérapie, pas plus qu'il n'a émis la moindre critique à l'encontre de ses agissements (consid. 3.2.2.1 supra).
5.2 S'agissant du risque de récidive présenté par le recourant, les conclusions du rapport d'expertise établissent que celui-là est très élevé s'agissant de la commission d'infractions à la loi fédérale sur les stupéfiants. Il y a également lieu de "craindre qu'il continue à se comporter de manière sexuellement abusive vis-à-vis des personnes du sexe féminin". Ses agissements exhibitionnistes expriment une tendance générale à dégrader et soumettre les femmes. S'il s'est borné, jusqu'à présent, à agir en prédateur opportuniste exploitant les occasions s'offrant à lui, l'évolution récente indique qu'il semble s'employer à multiplier ces dernières et laisse redouter une propension à la commission de délits plus ouvertement agressifs sur le plan sexuel. Le fait que plusieurs épisodes se soient reproduits depuis fin 2008, se révèle préoccupant, tout comme le passage de l'exhibition d'actes masturbatoires devant de jeunes adultes à l'agression sexuelle d'une adolescente.
5.2.1 Les risques de récidive ainsi envisagés par l'expert portent avant tout sur les infractions à la loi fédérale sur les stupéfiants (<ref-law>) et les actes d'exhibitionnisme (<ref-law>). Or, ces infractions, de même que la remise de substances nocives à des enfants (<ref-law>), ne figurent pas au catalogue de l'<ref-law>, pas plus qu'ils ne sont ciblés par la clause générale de cette disposition (consid. 3.2.1 supra). Ils ne justifient pas l'internement du condamné.
5.2.2 En revanche, tel est le cas des actes d'ordre sexuel avec des enfants (<ref-law>) et de la contrainte sexuelle (<ref-law>). Cependant, s'agissant du risque de récidive en matière sexuelle, l'expert se borne à craindre que le condamné ne continue à se comporter de manière sexuellement abusive vis-à-vis des personnes du sexe féminin. Ce faisant, il évoque la simple probabilité que le condamné ne commette de nouveaux délits à caractère sexuel sans pour autant établir un risque de récidive hautement vraisemblable (cf. consid. 3.2.2.1 supra). De surcroît, il ne se prononce pas concrètement sur le risque de récidive d'actes d'ordre sexuel avec des enfants, de contrainte sexuelle ou d'actes analogues qui, in casu, sont les seuls à fonder l'internement du recourant (<ref-law>; cf. consid. 3.2.1 supra). Le simple constat d'un risque de récidive en matière de "délits sexuels" est trop imprécis pour permettre au juge de statuer en connaissance de cause sur l'internement, dès lors que le risque de récidive envisagé par l'expert porte avant tout sur des infractions à la loi fédérale sur les stupéfiants (<ref-law>) et des actes d'exhibitionnisme dont la gravité est insuffisante pour ouvrir l'applicabilité de l'<ref-law> (consid. 4.3.1 supra). Dans le domaine des mesures, les troubles de la personnalité posent des difficultés particulières en ce sens que l'appréciation d'un comportement comme pathologique ou non ne peut s'abstraire d'une dimension culturelle et sociale. Cette problématique concerne tant l'expert que le juge qui doit prendre sa décision sur la base des conclusions du spécialiste. On doit ainsi exiger de ce dernier une transparence particulière dans les motifs qui étayent son diagnostic et ses conclusions (Marianne Heer, BSK, Strafrecht I, 2e éd. 2007, art. 59 n. 31; arrêt 6B_486/2009 du 26 octobre 2009 consid. 6.7.1).
Cela étant, une mesure d'internement ne saurait être opposée au recourant au motif qu'il serait susceptible de réitérer des agressions sexuelles, sans qu'une expertise psychiatrique ne se prononce expressément et précisément sur le risque de récidive d'actes d'ordre sexuel avec des enfants, de contrainte sexuelle ou d'actes analogues au sens de l'<ref-law>. Dès lors que la présente expertise n'apporte pas de réponses suffisamment claires et complètes sur ces points, les éléments utiles à trancher la question relative à la sécurité publique sont insuffisants. Il y a lieu de compléter l'expertise dans cette mesure.
5.2.3 Le rapport d'expertise ne permet pas non plus d'examiner, à satisfaction de droit, l'imminence de ce danger (consid. 3.2.2.2 supra). A dires d'expert, le condamné présente une personnalité dyssociale comportant des traits psychopathiques très marqués, troubles dont il y a lieu de craindre qu'il continue de se comporter de manière sexuellement abusive à l'encontre d'individus féminins. Le fait que plusieurs épisodes se soient renouvelés depuis la fin 2008 se révèle particulièrement préoccupant, tout comme le passage de l'exhibition d'actes masturbatoires devant de jeunes adultes à l'agression sexuelle d'une adolescente.
Il ressort cependant des antécédents judiciaires de l'intéressé que celui-ci a été condamné à réitérées reprises pour violations de domicile, contraventions à la loi fédérale sur les stupéfiants, infractions contre le patrimoine et séjour illégal. Le 11 juin 2002, il a également été reconnu coupable de brigandage, dommages à la propriété, vol, exhibitionnisme, contravention à la loi fédérale sur les stupéfiants et violation de la loi fédérale sur les armes. Né le 18 mars 1971, il n'a pas commis d'infractions contre l'intégrité sexuelle pendant plus d'une trentaine d'années. Sa première condamnation pour de telles atteintes sanctionne, en juin 2002, des actes d'exhibitionnisme, soit des agissements dont la gravité ne fonde pas l'internement de l'auteur. Par la suite, aucune infraction ne lui est plus reprochée jusqu'à l'agression de A._ survenue le 14 septembre 2008, soit six années plus tard, et aux actes d'exhibitionnisme subis par B._ le 15 janvier suivant.
Les troubles de la personnalité présentés par le recourant ne l'ont donc poussé à commettre des actes de la gravité de ceux infligés à A._ qu'à une seule reprise et après quarante années de vie. Afin de permettre au juge d'évaluer l'imminence de la récidive de tels agissements, l'expert se déterminera sur les motifs pour lesquels les troubles diagnostiqués impliquent néanmoins désormais un risque accru que l'intéressé ne réitère des actes d'ordre sexuel avec des enfants, de contrainte sexuelle ou analogues au sens de l'<ref-law>.
Les troubles de la personnalité présentés par le recourant ne l'ont donc poussé à commettre des actes de la gravité de ceux infligés à A._ qu'à une seule reprise et après quarante années de vie. Afin de permettre au juge d'évaluer l'imminence de la récidive de tels agissements, l'expert se déterminera sur les motifs pour lesquels les troubles diagnostiqués impliquent néanmoins désormais un risque accru que l'intéressé ne réitère des actes d'ordre sexuel avec des enfants, de contrainte sexuelle ou analogues au sens de l'<ref-law>.
5.3 5.3.1 S'agissant enfin des considérations relatives à l'effet préventif que l'exécution d'une longue peine privative de liberté serait susceptible de déployer sur le recourant qui n'a effectué jusque-là que des sanctions de courte durée, l'expert souligne, de manière générale, que les seules sanctions pénales n'exercent aucun impact sur le type de personnalité du condamné, constatation corroborée par le parcours pénal de ce dernier que moult condamnations n'ont pas durablement détourné de la délinquance. Le rapport d'expertise ajoute toutefois que l'expertisé présente un état vigilant orienté, sans trouble de la pensée, ni de la perception. Ses bonnes capacités intellectuelles lui permettent d'intégrer une norme éthique et morale. Aucune diminution de sa capacité à se déterminer n'est admissible en l'absence de labilité émotionnelle. La pathologie ainsi décrite n'entraîne aucune diminution de sa responsabilité pénale. Dès lors qu'il est capable d'apprécier le caractère illicite de ses actes et de se déterminer d'après cette appréciation, il y a lieu de se demander si l'exécution de la peine privative de liberté de quatre ans et demi prononcée à son encontre ne serait pas de nature à le dissuader de commettre de nouvelles infractions de la gravité de celles subies par A._. Le spécialiste veillera à expliquer pour quelles raisons tel ne serait pas le cas. Cette question, pertinente au regard de l'<ref-law>, ne pouvant être tranchée par le juge seul (cf. <ref-ruling>), le présent rapport livre des informations insuffisantes pour statuer définitivement la question de la proportionnalité de la mesure (cf. <ref-ruling>; <ref-ruling> aussi Marianne Heer, BSK, Strafrecht I, art. 56, n. 52 et les références citées).
5.3.2 Toujours à ce sujet, le recourant reproche, à juste titre, à la juridiction cantonale d'avoir faussement pris en considération le traumatisme subi par la victime (cf. jugement attaqué p. 6). L'autorité intimée veillera donc à évaluer la proportionnalité de la mesure à l'aune de la stricte atteinte aux droits de la personnalité qui en résulte pour l'auteur (cf. consid. 3.2 supra).
5.4 Enfin, l'expert ne manquera pas de se prononcer sur les possibilités de faire exécuter une mesure d'internement en application de la loi (cf. art. 56 al. 3 let. c CP).
5.5 Il résulte de ce qui précède que la cause doit être renvoyée à l'autorité cantonale afin qu'elle complète l'instruction au sens des considérants.
6. Dans la mesure où il est recevable, le recours doit être admis, l'arrêt attaqué partiellement annulé et la cause renvoyée aux autorités cantonales pour nouvelle décision. Le recourant qui obtient gain de cause ne supporte pas de frais judiciaires (<ref-law>) et peut prétendre à une indemnité de dépens à la charge du canton de Neuchâtel (art. 68 al. 1 et 2 LTF), ce qui rend sans objet la requête d'assistance judiciaire.

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Dans la mesure où il est recevable, le recours est admis.
2. L'arrêt attaqué est annulé en tant qu'il ordonne l'internement du condamné et la cause est renvoyée à l'autorité cantonale pour complément d'instruction au sens des considérants et nouvelle décision.
3. Il n'est pas perçu de frais judiciaires.
4. Le canton de Neuchâtel versera la somme de 3000 francs à titre de dépens pour la procédure fédérale.
5. La demande d'assistance judiciaire n'a plus d'objet.
6. Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour de cassation pénale du Tribunal cantonal du canton de Neuchâtel.
Lausanne, le 1er octobre 2010
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: La Greffière:
Favre Gehring