Se qualcuno ti chiedesse di disegnare un pianeta diverso dal nostro, probabilmente disegneresti Saturno, e questo a causa dei suoi anelli. Ma per la maggior parte della storia, gli esseri umani non potevano vedere gli anelli. Non gli astronomi dell’antica India, dell’Egitto, di Babilonia o del mondo islamico. Non Tolomeo o i greco-romani, che tuttavia discernevano che Saturno era più lontano dalla Terra di Mercurio o Venere. Non Nicolaus Copernicus, che dimostrò che la Terra era solo un altro pianeta in orbita attorno al Sole. E nemmeno Tycho Brahe, il nobile e alchimista danese, che tentò di calcolare il diametro di Saturno (si sbagliò di grosso).

Fu Galileo Galilei che per primo avvistò qualcosa. Il suo primitivo telescopio gli dava solo una visione del cielo leggermente migliore di quella dell’occhio nudo, e nel 1610 pensò di vedere due corpi sconosciuti che fiancheggiavano Saturno, uno per lato. “Il fatto è che il pianeta Saturno non è uno solo”, scrisse a un consigliere del Granduca di Toscana, “ma è composto da tre”. Due anni dopo, però, con gli anelli inclinati direttamente verso il Sole al limite e praticamente invisibili dalla Terra, Galileo si stupì nel constatare che i due misteriosi compagni erano spariti. “Cosa si può dire di una metamorfosi così strana?”, si chiese.

Le migliori menti del XVII secolo elaborarono ogni sorta di teoria: Saturno era ellissoidale, o circondato da vapori, o in realtà uno sferoide con due macchie scure, o aveva una corona che ruotava con il pianeta. Poi, nel 1659, l’astronomo olandese Christiaan Huygens suggerì per la prima volta che Saturno era circondato da “un anello sottile e piatto, che non si toccava da nessuna parte e che era inclinato rispetto all’eclittica”. L’astronomo italo-francese Giovanni Cassini fece un ulteriore passo avanti nel 1675, quando notò una sconcertante lacuna sottile e scura quasi al centro dell’anello. Quello che sembrava essere un anello si rivelò essere ancora più complesso. Gli astronomi ora sanno che questo “anello” è in realtà composto da otto anelli principali e migliaia di altri anelli e divisioni. Alcuni degli anelli hanno lune complete che vagano al loro interno.

C’è voluto ancora Cassini e Huygens per fare le prime misurazioni dirette degli anelli. Non gli uomini ma la missione Cassini-Huygens della NASA da 4 miliardi di dollari che è stata lanciata nel 1997 e ha orbitato intorno a Saturno e alle sue lune fino al 2017. (Quest’estate, la NASA ha annunciato una nuova missione, soprannominata Dragonfly, verso Titano, la più grande luna di Saturno). La sonda ha confermato che gli anelli sono costituiti principalmente da pezzi di ghiaccio d’acqua che vanno da particelle submicroscopiche a massi di decine di metri di larghezza. Rimangono in orbita attorno a Saturno per lo stesso motivo per cui la Luna rimane in orbita attorno alla Terra: La loro velocità è abbastanza elevata da contrastare a malapena l’attrazione gravitazionale del pianeta, tenendoli a distanza. Le particelle di ghiaccio cadono a forma di anello perché ognuna segue un percorso orbitale simile. Le particelle negli anelli interni si muovono più velocemente di quelle negli anelli esterni, perché stanno lottando contro un’attrazione gravitazionale più forte.

Gli anelli hanno una larghezza così ampia che la loro circonferenza più esterna è maggiore della distanza dalla Terra alla Luna. Ma sono così sottili che durante gli equinozi di Saturno, quando la luce del Sole colpisce direttamente gli anelli, questi scompaiono quando li si guarda dalla Terra. Si ritiene che lo spessore medio degli anelli principali non superi i 30 piedi. Uno studio recente ha mostrato che parti dell’anello B – l’anello più luminoso di tutti – sono spessi solo da tre a dieci piedi.

Gli astronomi si sono interrogati a lungo sulle origini degli anelli di Saturno. Alcuni credono che siano apparsi quando il pianeta si è riunito per la prima volta circa 4,5 miliardi di anni fa. Altri pensavano che si fossero formati dalla collisione di lune, asteroidi, comete o anche dai resti di pianeti nani, forse già dieci milioni di anni fa. Ma sembrava esserci poco interesse serio nella questione della loro durata. La maggior parte degli anelli di Saturno si trova all’interno di quello che è noto come il limite di Roche – la distanza che un satellite può orbitare intorno a un grande oggetto senza che la forza di marea del pianeta prevalga sulla gravità dell’oggetto stesso e lo faccia a pezzi. (Gli anelli di Saturno che si trovano al di fuori del limite di Roche rimangono insieme a causa dell’influenza gravitazionale di altri satelliti, come le lune). Se gli anelli sono rimasti intatti fino ad ora, la maggior parte delle persone ha ragionato, sembra improbabile che possano improvvisamente iniziare a disintegrarsi.

Allora, nell’estate del 2012, un dottorando ventiseienne di nome James O’Donoghue era seduto in un anonimo laboratorio dell’Università di Leicester in Inghilterra. Era stato incaricato di osservare le aurore di Saturno, gli spettacoli di luce intorno ai suoi poli. Si stava concentrando in particolare su una forma di idrogeno chiamata H3+, uno ione altamente reattivo con tre protoni e due elettroni. H3+ gioca un ruolo in una vasta gamma di reazioni chimiche, dalla creazione di acqua e carbonio alla formazione delle stelle. Come dice O’Donoghue, “Ogni volta che guardiamo l’H3+, ci aiuta a scoprire una fisica fantastica e pazzesca”

O’Donoghue amava lavorare fino a tardi, seduto lì in jeans e maglietta quando tutti gli altri erano andati a casa per la notte. Ogni tanto si alzava per fare un’altra tazza di tè, poi si sedeva di nuovo e fissava le immagini spettrali in bianco e nero sullo schermo, che descriveva come “un rumore bianco”.

Non aveva previsto di analizzare regioni diverse dai poli, poiché nessuno si aspettava che gli H3+ facessero qualcosa di interessante in qualsiasi altra parte del pianeta. Ma per il gusto di farlo, O’Donoghue ha deciso di dare un’occhiata da vicino ad altre latitudini, lontano dai poli. Con sua sorpresa, ha visto bande distinte di H3+-non solo la stessa uniformità che si aspettava. “Perplesso, e sicuramente non credendo ancora al risultato”, ricorda O’Donoghue, “ho passato i giorni successivi cercando di confermare che il modello a bande era reale e non un errore di codifica del computer.”

Alcuni giorni dopo, O’Donoghue era in ufficio verso mezzanotte quando ha capito che quello che aveva visto era reale. “È un’esperienza innaturale essere seduto da solo nel tuo ufficio silenzioso e all’improvviso sentire il tuo cuore iniziare a correre in un modo che solo lo sprint potrebbe spiegare, e tutto su una serie di punti di dati dall’aspetto confuso!” mi ha detto. “Ho pensato che potesse essere una nuova banda di aurore che non era mai stata vista prima o qualcosa di completamente nuovo. Queste erano le due opzioni ora, ed entrambe erano sorprendenti.”

O’Donoghue si chiese se potesse essere una sorta di fenomeno meteorologico. Ma questo sembrava improbabile, se non impossibile, dato che le bande erano centinaia di miglia sopra le cime delle nuvole di Saturno. “Il tempo non va davvero così in alto”, ha detto. Lo scenario più probabile era che qualcosa stesse viaggiando dagli anelli nell’atmosfera. E poiché gli anelli sono costituiti principalmente da ghiaccio d’acqua, ciò significava che l’acqua stava molto probabilmente piovendo su Saturno. L’implicazione era sorprendente: Un giorno, prima di quanto ci si aspettasse, gli anelli potrebbero non esserci più.

Ci sono voluti circa dieci giorni a O’Donoghue per convincere il suo consigliere che le osservazioni indicavano qualcosa di importante. “Affermazioni straordinarie richiedono prove straordinarie”, mi ha detto O’Donoghue, recitando il vecchio adagio scientifico. “E io ero un novellino”. Così quella notte nel laboratorio di Leicester fu solo l’inizio. Nei sette anni successivi, il mondo avrebbe saputo che questo giovane astronomo britannico sconosciuto, che era inciampato nella scienza accademica dopo un’infanzia disperata, aveva appena fatto una delle più grandi scoperte planetarie della storia recente.

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Ho incontrato O’Donoghue poche miglia fuori Washington, D.C., al Goddard Space Flight Center della NASA. Abbiamo guidato attraverso il campus Goddard fino all’edificio 34, noto anche come Exploration Sciences Building, e ci siamo sistemati in una piccola aula. La lavagna dietro di noi aveva un disegno colorato di un pianeta antropomorfo che indossava occhiali protettivi e accanto un avvertimento: “Non in scala”. Accanto a questo qualcuno aveva scritto: “Wow! Scienza!”

O’Donoghue, ora 33enne, ha trascorso del tempo osservando ogni pianeta del sistema solare – più la luna, le stelle, le galassie e le supernove – ma si concentra soprattutto sulle atmosfere superiori di Giove e Saturno, i due giganti gassosi. Rispetto ai pianeti più vicini, Saturno è stato a lungo sfuggente, anche per gli scienziati. “Saturno non dà molti indizi”, ha detto. Gli scienziati sanno ormai molto sulla superficie craterizzata di Marte, sull’atmosfera dominata dal biossido di carbonio e sulla polvere di ossido di ferro che gli dà il suo colore rossastro. Anche Giove ha le sue bande, macchie e colori dall’aspetto quasi anatomico, che mostrano qualcosa sulle forze e gli elementi al lavoro; per esempio, le zone chiare di Giove sono più fredde delle sue cinture scure, e la sua Grande Macchia Rossa è una tempesta che gira in senso antiorario. Al contrario, dice O’Donoghue, “Saturno è molto più freddo, quindi queste cose si congelano letteralmente. Le strutture a bande che si vedono su Giove scompaiono su Saturno. È solo un colore giallo dorato”. Fece una pausa. “È bello dire ‘dorato'”. Sarebbe più accurato chiamare Saturno un giallo-marrone opaco.

Una volta che O’Donoghue e il suo consulente, Tom Stallard, un professore associato di astronomia planetaria a Leicester, hanno concordato di vedere bande distinte di H3+ a sei latitudini inaspettate su Saturno, il passo successivo è stato quello di capire cosa le stava causando. Le linee del campo magnetico di Saturno hanno fornito un indizio. Immagina l’esperimento che il tuo insegnante di fisica del liceo ha dimostrato. Ha messo un magnete rettangolare sotto un foglio di carta bianca e ha versato trucioli di ferro in cima. I trucioli formavano due linee a forma di fiore che scorrevano l’una nell’altra in un modello arrotondato da ogni estremità, o polo, del magnete. Come la maggior parte dei pianeti, Saturno si comporta come una versione gigante di questo esperimento. Le linee del suo campo magnetico fluiscono dall’interno di un emisfero del pianeta, fuori nello spazio, e tornano indietro nell’altro emisfero.

Le linee del campo magnetico di Saturno hanno anche una particolarità: si spostano significativamente verso nord. Le bande incandescenti che O’Donoghue aveva notato erano mappate quasi precisamente dove le linee del campo magnetico di Saturno passavano attraverso tre dei suoi anelli, e avevano uno spostamento verso nord – il che significava che dovevano essere collegate alle linee di campo. Lo scenario più probabile era che la luce del sole, così come le nuvole di plasma provenienti da piccoli colpi di meteoriti, stava caricando le particelle di polvere ghiacciata all’interno degli anelli, permettendo ai campi magnetici di afferrarle. Mentre le particelle rimbalzavano e si attorcigliavano lungo le linee, alcune di esse si avvicinavano abbastanza al pianeta che la sua gravità le tirava nell’atmosfera.

Quello che O’Donoghue non sapeva allora era che anni prima, nel 1984, l’astrofisico Jack Connerney aveva coniato il termine “pioggia di anelli”. Utilizzando i dati raccolti dalle sonde spaziali Pioneer e Voyager tra il 1979 e il 1981, Connerney ha descritto una foschia di particelle in luoghi specifici, suggerendo che il materiale stava scendendo dagli anelli. (H3+ non era ancora stato rilevato nello spazio.)

La sua idea non ha avuto molto seguito all’epoca. Ma quando O’Donoghue e Stallard hanno presentato il loro articolo alla rivista Nature nel 2013, gli editori hanno inviato il manoscritto a Connerney per la sua opinione di esperto. “Ho ricevuto questo articolo da rivedere dal giovane ragazzo. Non sapevo chi fosse”, ha detto Connerney quando l’ho incontrato a Goddard. Connerney, che ormai aveva passato anni a lavorare alla missione Juno su Giove e alla missione Maven su Marte, raccontò a O’Donoghue del suo articolo sostanzialmente dimenticato.

“Non avevamo mai sentito parlare di ‘ring rain'”, disse O’Donoghue, ricordando la sua sorpresa. “Era stato sepolto dagli anni ’80.”

Quando l’articolo di O’Donoghue è stato pubblicato su Nature, si è stupito di quanto velocemente la sua vita sia cambiata. Giornalisti di tutto il mondo lo hanno bombardato con richieste di interviste. Prestigiosi centri di astronomia lo corteggiavano. Questo è stato un cambiamento inebriante per un ragazzo che, solo pochi anni prima, aveva lavorato in un magazzino trasportando casse, non ancora sicuro di come sfuggire all’attrazione gravitazionale verso il basso della sua squallida educazione.

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“Non ho una di quelle storie normali in cui stavo guardando attraverso un telescopio quando ero un bambino”, mi ha detto O’Donoghue. Invidia i colleghi che hanno quel tipo di storie, quelle che assomigliano a quelle di Jodie Foster nel film Contact. Cieli scuri, una luna luminosa, un padre ispiratore che dice loro di puntare alle stelle e di non arrendersi mai.

Il padre di O’Donoghue lasciò la sua vita quando aveva 18 mesi e non lo contattò più. “Nemmeno un biglietto d’auguri”, mi ha detto O’Donoghue. Fino a quasi 10 anni, ha vissuto con sua madre a Shrewsbury, in Inghilterra, una pittoresca città sul fiume Severn dove nacque Charles Darwin. Una grande collina che alcuni credono sia stata l’ispirazione per la Montagna Solitaria di J.R.R. Tolkien – la tana del drago Smaug – si trova ad est. Non era una favola per il giovane James. Il fidanzato tossicodipendente di sua madre divenne violento, e così lei e suo figlio fuggirono in un rifugio di violenza domestica in Galles. “Tutti quelli che ho conosciuto prima dell’età di 101 anni e mezzo o giù di lì sono stati tagliati fuori”, ha detto.

O’Donoghue era tutt’altro che uno studente modello, e la fisica era la sua materia peggiore. A metà degli A-levels – i due anni di corsi richiesti per entrare in un’università britannica – abbandonò e si iscrisse alla scuola professionale. Fece l’apprendista in una fabbrica che costruiva circuiti stampati per le trasmissioni degli ascensori. Per proteggersi dall’elettricità statica, a volte doveva lavorare in una gabbia di metallo. “Ed ecco quale sarebbe stata la mia futura carriera”, disse. “Stare in una gabbia e riparare circuiti stampati per sempre”. Se ne andò e prese un lavoro in un magazzino, scaricando container di 40 piedi. Ha lavorato nel frigorifero di un caseificio e ha finito per vivere in un piccolo monolocale senza riscaldamento e con un soffitto che ricorda come “illegalmente sottile”.”

Il giorno del suo 21° compleanno, O’Donoghue e alcuni amici decisero di festeggiare ad Aberystwyth, una città universitaria sulla costa occidentale del Galles. Era la “settimana delle matricole”, l’inizio dell’anno scolastico. “Tutti erano così amichevoli”, ha detto. “È stato il momento migliore della mia vita”. Il giorno dopo, è andato online per capire come iscriversi all’Università del Galles, Aberystwyth. Come è successo, un programma in scienze planetarie e spaziali stava cercando studenti con un background non convenzionale – studenti più anziani come O’Donoghue.

Aberystwyth, O’Donoghue ha scoperto che amava la ricerca, amava guardare attraverso i telescopi da dieci pollici del campus. Poteva controllarli a distanza dal suo computer a casa, puntandoli verso il lato in ombra della luna, e rimaneva sveglio fino a tardi per cercare i colpi di meteorite. “Mi sono innamorato dell’idea di prendere una tazza di tè e stare seduto in un osservatorio tutta la notte”

Lo ha fatto anche qualche anno dopo, dopo essere stato ammesso al programma di laurea in astronomia a Leicester. Finito il dottorato, andò alla Boston University, dove collaborò con Luke Moore, del Center for Space Physics. Moore ha aiutato O’Donoghue a capire quanta acqua gli anelli stavano perdendo: tra 952 e 6.327 libbre al secondo. La metà di questo intervallo sarebbe sufficiente a riempire una piscina olimpionica ogni mezz’ora.

Nel 2017, O’Donoghue si è trasferito nel Maryland per lavorare al Goddard, proprio nel periodo in cui la sonda Cassini ha preso le prime misure dirette del materiale che lascia gli anelli di Saturno. Cassini era dotata di un analizzatore di polvere cosmica, che ha rilevato il ghiaccio d’acqua nella zona tra gli anelli di Saturno e l’atmosfera. Mentre la navicella volava attraverso gli anelli a più di 75.000 miglia all’ora durante un epico gran finale – 22 tuffi attraverso lo spazio di 1.200 miglia tra il pianeta e il suo anello più interno (anello D) – l’analizzatore di polvere cosmica ha rilevato la composizione, la velocità, la dimensione e la direzione delle particelle che sono venute a contatto con lo strumento. Hsiang-Wen Hsu, un membro del team dell’analizzatore di polvere cosmica Cassini, ha scoperto che la quantità di acqua che lascia gli anelli corrispondeva bene ai numeri di O’Donoghue e Moore. Gli anelli stavano davvero piovendo.

Gli immediati vicini di Saturno – Giove, Urano e Nettuno – hanno anche loro degli anelli, ma sono nanizzati da quelli di Saturno per diametro, massa e luminosità. “Non capiamo davvero perché Saturno abbia questo massiccio sistema di anelli e gli altri pianeti giganti no”, ha detto Moore. Infatti, i ricercatori si stanno chiedendo se gli altri pianeti esterni che non hanno anelli giganti oggi potrebbero averli posseduti molto tempo fa, ma alla fine li hanno persi. Questo modo completamente nuovo di pensare all’evoluzione planetaria è solo una delle implicazioni più spettacolari della scoperta di O’Donoghue. Un’altra è che gli anelli di Saturno, la caratteristica più affascinante del sistema solare oltre la Terra, potrebbero avere un’età di dieci milioni di anni – milioni o addirittura miliardi di anni più giovani di quanto si credesse in precedenza. Se i primi antenati comuni delle scimmie e degli umani fossero stati in grado di guardare il cielo notturno attraverso i telescopi moderni, potrebbero non aver visto gli anelli intorno a Saturno.

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Il 17 dicembre 2018, la NASA ha rilasciato un comunicato stampa sul nuovo documento di O’Donoghue e Moore, incorporando i dati di Cassini. Con il valore di una piscina di materiale che lascia gli anelli ogni 30 minuti, O’Donoghue e Moore hanno stimato che gli anelli potrebbero essere spariti in circa 300 milioni di anni (più o meno). A peggiorare le cose, il Cassini Orbiter ha anche scoperto che il materiale degli anelli stava fluendo nell’atmosfera ancora più rapidamente all’equatore del pianeta – più di una linea retta, ad un tasso di 22.000 libbre o più al secondo. Questa è la stima più alta, ma se questo è un esaurimento costante – e non è chiaro se lo sia – combinando le stime della pioggia dell’anello con lo scarico equatoriale, gli anelli hanno una durata di vita futura di meno di 100 milioni di anni.

Cidentalmente, il giorno in cui la NASA ha pubblicato il comunicato stampa era anche il primo giorno dei Saturnalia, un’antica festa in cui i Romani facevano sacrifici al Tempio di Saturno. Pochi giorni dopo, O’Donoghue ha detto, ha visto un video su YouTube, già con migliaia di visualizzazioni, che collega la pioggia di anelli di Saturno agli alieni, alle armi nucleari, al riscaldamento globale, alle scie chimiche e ai Rothschild. “È come, wow! Questa escalation è stata rapida”, ha detto O’Donoghue. “Date una buona occhiata a Saturno prima che sia troppo tardi”, ha avvertito sfacciatamente la rivista Time, “Perché sta perdendo i suoi anelli”.

O’Donoghue pensa che le rivelazioni degli anelli siano abbastanza impressionanti senza ricorrere all’iperbole. Egli nota che studiare gli altri pianeti è un ottimo modo per conoscere le leggi della natura che non possiamo osservare così facilmente sulla Terra. “Sono come laboratori nello spazio”, ha detto. “Capire le interazioni estreme che avvengono altrove ci fa controllare la nostra fisica su questo pianeta”. Se non ci siamo resi conto fino ad ora che il singolo elemento più iconico dell’astronomia planetaria sta scomparendo, allora cos’altro non sappiamo dei pianeti? Cos’altro non sappiamo del nostro?

Per di più, scoperte pratiche potrebbero venire da una migliore comprensione dei campi magnetici – forse nuovi progressi nell’imaging sanitario che vanno ben oltre la risonanza magnetica, o sviluppi sulla scala degli smartphone o dei pannelli solari. “È solo un enorme reticolo di informazioni”, ha detto O’Donoghue. “Non si sa ancora come qualcosa diventerà rilevante.”

Ancora, è difficile negare che gli esseri umani sono affascinati da Saturno per motivi che non hanno nulla a che fare con scoperte pratiche. “Sosterrò che gli anelli di Saturno sono una delle strutture più fantastiche che si possano vedere nel sistema solare”, ha detto Hsiang-Wen Hsu, del team dell’analizzatore di polvere cosmica. “Proprio come se si trovasse una piramide, sembra così grande, così spettacolare. Vuoi sapere chi l’ha costruita, come è stata costruita e perché è stata costruita. Lo stesso vale per gli anelli di Saturno.”

All’inizio di quest’anno, O’Donoghue e sua moglie, Jordyn, si sono trasferiti a Tokyo in modo da poter iniziare una borsa di studio presso la Japan Aerospace Exploration Agency. Nel suo tempo libero, crea video astronomici animati, che hanno più di due milioni di visualizzazioni su YouTube. Mostrano di tutto, dalle inclinazioni e rotazioni dei pianeti al tempo effettivo che impiega un raggio di luce a viaggiare dal Sole ad ogni pianeta. Una delle sue animazioni è lunga cinque ore e mezza. Per O’Donoghue, solo stimolare un senso di “Wow! Scienza!” è significativo. “Penso che gli esseri umani siano sempre stati esploratori”, riflette. “Anche se fosse solo per intrattenimento, ne varrebbe la pena”.