Dacă cineva v-ar cere să desenați o altă planetă decât a noastră, probabil că ați desena Saturn, și asta datorită inelelor sale. Dar, în cea mai mare parte a istoriei, ființele umane nu au putut vedea inelele. Nu și astronomii din India antică, Egipt, Babilon sau lumea islamică. Nici Ptolemeu sau greco-romanii, care au discernut totuși că Saturn era mai departe de Pământ decât Mercur sau Venus. Nici Nicolaus Copernicus, care a arătat că Pământul este doar o altă planetă care orbitează în jurul Soarelui. Și nici măcar Tycho Brahe, nobilul și alchimistul danez, care a încercat să calculeze diametrul lui Saturn (a greșit cu mult).

Galileo Galilei a fost cel care a observat primul ceva acolo. Telescopul său primitiv îi oferea o vedere a cerului doar puțin mai bună decât cea cu ochiul liber, iar în 1610 a crezut că a văzut două corpuri nedescoperite care îl flancau pe Saturn, câte unul de fiecare parte. „Adevărul este că planeta Saturn nu este una singură”, i-a scris el unui consilier al Marelui Duce de Toscana, „ci este compusă din trei”. Doi ani mai târziu, însă, cu inelele înclinate direct spre Soare pe margine și practic invizibile de pe Pământ, Galileo a fost uimit să constate că cei doi tovarăși misterioși dispăruseră. „Ce este de spus cu privire la o metamorfoză atât de ciudată?”, s-a întrebat el.

Cele mai bune minți ale secolului al XVII-lea au venit cu tot felul de teorii: Saturn era elipsoidal, sau înconjurat de vapori, sau de fapt un sferoid cu două pete întunecate, sau avea o coroană care se rotea odată cu planeta. Apoi, în 1659, astronomul olandez Christiaan Huygens a sugerat pentru prima dată că Saturn era înconjurat de „un inel subțire și plat, care nu se atingea nicăieri și care era înclinat față de ecliptică”. Astronomul italo-francez Giovanni Cassini a făcut un pas mai departe, în 1675, când a observat un spațiu subțire și întunecat aproape în mijlocul inelului. Ceea ce părea a fi un singur inel s-a dovedit a fi chiar mai complex. Astronomii știu acum că acest „inel” este de fapt alcătuit din opt inele principale și mii de alte inele și diviziuni. Unele dintre inele au sateliți cu drepturi depline care se plimbă în interiorul lor.

A fost nevoie din nou de Cassini și Huygens pentru a face primele măsurători directe ale inelelor. Nu bărbații, ci misiunea Cassini-Huygens a NASA, în valoare de 4 miliarde de dolari, care a fost lansată în 1997 și a orbitat în jurul lui Saturn și al sateliților săi până în 2017. (În această vară, NASA a anunțat o nouă misiune, supranumită Dragonfly, către Titan, cea mai mare lună a lui Saturn). Sonda spațială a confirmat că inelele sunt alcătuite în cea mai mare parte din bucăți de gheață de apă, cu dimensiuni care variază de la particule submicroscopice la bolovani de zeci de metri lățime. Ele rămân pe orbită în jurul lui Saturn din același motiv pentru care Luna rămâne pe orbită în jurul Pământului: Viteza lor este suficient de rapidă pentru a contracara cu greu atracția gravitațională a planetei, menținându-le la distanță. Particulele de gheață cad în formă de inel deoarece fiecare dintre ele urmează o traiectorie orbitală similară. Particulele din inelele interioare se mișcă mai repede decât cele din inelele exterioare, deoarece luptă împotriva unei atracții gravitaționale mai puternice.

Inelele au o lățime atât de mare încât circumferința lor cea mai exterioară este mai mare decât distanța de la Pământ la Lună. Dar sunt atât de subțiri încât, în timpul echinocțiilor lui Saturn, când lumina Soarelui lovește inelele direct, acestea aproape că dispar atunci când sunt privite de pe Pământ. Se crede că grosimea medie a inelelor principale nu este mai mare de 10 metri. Un studiu recent a arătat că părți ale inelului B – cel mai strălucitor inel dintre toate – au o grosime de numai trei până la zece picioare.

Astronomii se întreabă de mult timp despre originile inelelor lui Saturn. Unii credeau că acestea au apărut atunci când planeta s-a adunat pentru prima dată în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani. Alții au crezut că s-au format prin ciocnirea unor sateliți, asteroizi, comete sau chiar rămășițele unor planete pitice, poate chiar în urmă cu zece milioane de ani. Dar nu părea să existe prea mult interes serios în ceea ce privește durata lor de viață. Majoritatea inelelor lui Saturn se află în ceea ce se numește limita Roche – distanța la care un satelit poate orbita în jurul unui obiect mare fără ca forța de maree a planetei să depășească gravitația proprie a obiectului și să îl rupă în bucăți. (Inelele saturniene care se află în afara limitei Roche rămân împreună datorită influenței gravitaționale a altor sateliți, cum ar fi lunile). Dacă inelele au rămas intacte până acum, au gândit cei mai mulți oameni, părea puțin probabil ca acestea să înceapă brusc să se dezintegreze.

Atunci, în vara anului 2012, un doctorand în vârstă de 26 de ani, pe nume James O’Donoghue, stătea într-un laborator banal de la Universitatea din Leicester, în Anglia. El fusese desemnat să analizeze aurorele lui Saturn – spectacolele de lumină din jurul polilor săi. El se concentra în special asupra unei forme de hidrogen numită H3+, un ion foarte reactiv cu trei protoni și doi electroni. H3+ joacă un rol într-o gamă largă de reacții chimice, de la crearea apei și a carbonului până la formarea stelelor. După cum spune O’Donoghue, „De fiecare dată când ne uităm la H3+, ne ajută să descoperim niște fizici interesante și nebunești.”

Lui O’Donoghue îi plăcea să lucreze până târziu, stând acolo în blugi și tricou când toți ceilalți plecaseră acasă pentru noapte. Se ridica din când în când pentru a mai face o ceașcă de ceai, apoi se așeza din nou și se holba la imaginile spectrale alb-negru de pe ecranul său, pe care le descria ca arătând „ca un zgomot alb.”

Nu plănuise să analizeze alte regiuni în afară de poli, deoarece nimeni nu se aștepta ca H3+ să facă ceva interesant în altă parte a planetei. Dar, de dragul distracției, O’Donoghue a decis să se uite cu atenție la alte latitudini, departe de poli. Spre surprinderea sa, a văzut benzi distincte de H3+ – nu doar uniformitatea uniformă la care se aștepta. „Derutat și, cu siguranță, nevenindu-mi să cred încă rezultatul”, își amintește O’Donoghue, „mi-am petrecut următoarele câteva zile încercând să confirm că modelul în benzi era real și nu o eroare de codare a computerului.”

Câteva zile mai târziu, O’Donoghue se afla la birou în jurul miezului nopții când și-a dat seama că ceea ce văzuse era real. „Este o experiență nefirească să stai singur în biroul tău liniștit ca un mort și, dintr-o dată, să simți cum inima ta începe să bată într-un mod pe care numai sprintul l-ar putea explica, și totul pentru un set de puncte de date cu aspect neclar!”, mi-a spus el. „M-am gândit că ar putea fi o nouă bandă de auroră care nu a mai fost văzută până atunci sau ceva cu totul nou. Acestea erau cele două opțiuni acum, și ambele erau uimitoare.”

O’Donoghue s-a întrebat dacă nu cumva ar putea fi un fel de fenomen meteo. Dar acest lucru părea puțin probabil, dacă nu chiar imposibil, din moment ce benzile se aflau la sute de kilometri deasupra vârfurilor norilor de pe Saturn. „Vremea nu ajunge atât de sus în acest fel”, a spus el. Scenariul cel mai probabil era că ceva călătorea dinspre inele spre atmosferă. Și, din moment ce inelele sunt alcătuite în principal din gheață de apă, însemna că, cel mai probabil, apa ploua pe Saturn. Implicația a fost surprinzătoare: Într-o zi, mai devreme decât se aștepta oricine, inelele ar putea dispărea.

O’Donoghue a avut nevoie de aproximativ zece zile pentru a-și convinge consilierul că observațiile arătau ceva important. „Afirmațiile extraordinare necesită dovezi extraordinare”, mi-a spus O’Donoghue, recitând vechiul adagiu științific. „Iar eu eram un începător”. Așadar, acea noapte în laboratorul de la Leicester a fost doar începutul. În următorii șapte ani, lumea avea să afle că acest tânăr astronom britanic necunoscut, care se împiedicase în știința academică după o copilărie deznădăjduită, tocmai făcuse una dintre cele mai mari descoperiri planetare din istoria recentă.

* * *

L-am întâlnit pe O’Donoghue la câțiva kilometri de Washington, D.C., la Goddard Space Flight Center al NASA. Am condus prin campusul Goddard până la clădirea 34 – cunoscută și ca Exploration Sciences Building – și ne-am instalat într-o mică sală de curs. Pe tabla albă din spatele nostru se afla un desen colorat al unei planete antropomorfe care purta ochelari de protecție pentru ochi și, lângă el, o avertizare: „Nu la orice scară”. Alături, cineva scrisese: „Wow! Știință!”

O’Donoghue, acum în vârstă de 33 de ani, a petrecut timp observând fiecare planetă din sistemul solar – plus Luna, stelele, galaxiile și supernovele – dar el se concentrează mai ales pe atmosferele superioare ale lui Jupiter și Saturn, cei doi giganți gazoși. În comparație cu planetele mai apropiate, Saturn a fost mult timp evaziv, chiar și pentru oamenii de știință. „Saturn nu îți oferă multe indicii”, a spus el. Oamenii de știință știu destul de multe până acum despre suprafața crăpată a lui Marte și despre atmosfera dominată de dioxid de carbon, precum și despre praful de oxid de fier care îi conferă culoarea roșiatică. Chiar și Jupiter are benzile, petele și culorile sale cu aspect aproape anatomic, care arată ceva despre forțele și elementele care acționează; de exemplu, zonele de culoare deschisă ale lui Jupiter sunt mai reci decât centurile sale întunecate, iar Marea Pată Roșie este o furtună care se rotește în sens invers acelor de ceasornic. În schimb, spune O’Donoghue, „Saturn este mult mai rece, așa că aceste lucruri îngheață literalmente. Structurile cu benzi pe care le vedeți pe Jupiter dispar pe Saturn. Este doar o culoare galben-aurie”. A făcut o pauză. „Este frumos să spui „auriu”.” Ar fi mai corect să spunem că Saturn are o culoare maro-gălbuie mată.

După ce O’Donoghue și consilierul său, Tom Stallard, profesor asociat de astronomie planetară la Leicester, au căzut de acord că văd benzi distincte de H3+ la șase latitudini neașteptate pe Saturn, următorul pas a fost să își dea seama ce le cauzează. Liniile câmpului magnetic al lui Saturn au oferit un indiciu. Imaginați-vă acel experiment pe care vi l-a demonstrat profesorul de fizică din liceu. Ea a pus un magnet dreptunghiular sub o foaie de hârtie albă și a turnat așchii de fier deasupra. Rumegușul a format două linii în formă de floare care curgeau una în cealaltă într-un model rotunjit de la fiecare capăt, sau pol, al magnetului. La fel ca majoritatea planetelor, Saturn se comportă ca o versiune gigantică a acestui experiment. Liniile câmpului său magnetic curg din interiorul unei emisfere a planetei, în spațiu și se rotunjesc înapoi în cealaltă emisferă.

Liniile câmpului magnetic al lui Saturn au, de asemenea, o ciudățenie specială: ele se deplasează semnificativ spre nord. Benzile luminoase pe care le observase O’Donoghue au fost cartografiate aproape exact acolo unde liniile de câmp magnetic ale lui Saturn treceau prin trei dintre inelele sale și aveau o deplasare spre nord – ceea ce înseamnă că trebuiau să fie legate de liniile de câmp. Scenariul cel mai probabil era că lumina solară, precum și norii de plasmă proveniți de la mici lovituri de meteoriți, încărcau particulele de praf înghețat din interiorul inelelor, permițând câmpurilor magnetice să le capteze. Pe măsură ce particulele au ricoșat și s-au răsucit de-a lungul liniilor, unele dintre ele s-au apropiat suficient de mult de planetă pentru ca gravitația acesteia să le atragă în atmosferă.

Ceea ce nu știa O’Donoghue atunci era că, cu ani înainte, în 1984, astrofizicianul Jack Connerney a inventat termenul de „ploaie de inele”. Folosind datele colectate de sondele spațiale Pioneer și Voyager între 1979 și 1981, Connerney a descris o ceață de particule în anumite locații, sugerând că materialul cobora din inele. (H3+ nu fusese încă detectat în spațiu.)

Ideea sa nu a avut prea mult succes la vremea respectivă. Dar când O’Donoghue și Stallard și-au trimis lucrarea la revista Nature în 2013, editorii i-au trimis manuscrisul lui Connerney pentru opinia sa de expert. „Am primit această lucrare pentru revizuire de la tânăr. Nu știam cine este”, a spus Connerney atunci când l-am întâlnit la Goddard. Connerney, care până atunci lucrase ani de zile la misiunea Juno către Jupiter și la misiunea Maven către Marte, i-a povestit lui O’Donoghue despre lucrarea sa practic uitată.

„Nu auzisem de „ploaia de inele” până atunci”, a spus O’Donoghue, amintindu-și de surpriza sa. „Fusese îngropată încă din anii ’80.”

Când lucrarea lui O’Donoghue a fost publicată în Nature, acesta a fost uimit de cât de repede i s-a schimbat viața. Reporterii de știri din întreaga lume l-au bombardat cu cereri de interviuri. Prestigioase centre de astronomie l-au curtat. Aceasta a fost o schimbare amețitoare pentru un tip care, cu doar câțiva ani mai devreme, lucrase într-un depozit transportând lăzi, nefiind încă sigur cum să scape de atracția gravitațională descendentă a propriei sale educații sumbre.

* * *

„Nu am una dintre acele povești normale în care mă uitam printr-un telescop când eram copil”, mi-a spus O’Donoghue. Îi invidiază pe colegii care au astfel de povești – cele care seamănă cu cele ale lui Jodie Foster din filmul Contact. Un cer întunecat, o lună strălucitoare, un tată inspirațional care le spune să țintească spre stele și să nu renunțe niciodată.

Tatăl lui O’Donoghue i-a părăsit viața când acesta avea 18 luni și nu l-a mai contactat niciodată. „Nici măcar o felicitare de ziua de naștere”, mi-a spus O’Donoghue. Până când a împlinit aproape 10 ani, a locuit cu mama sa în Shrewsbury, Anglia, un oraș pitoresc pe râul Severn, unde s-a născut Charles Darwin. Un deal mare despre care unii cred că a fost sursa de inspirație pentru Muntele Singuratic al lui J.R.R. Tolkien – bârlogul dragonului Smaug – se află la est. Nu a fost un basm pentru tânărul James. Prietenul mamei sale, dependent de droguri, a devenit abuziv, așa că ea și fiul ei au fugit într-un adăpost pentru violență domestică din Țara Galilor. „Toți cei pe care i-am cunoscut înainte de vârsta de 101/2 ani sau cam așa ceva au fost eliminați”, a spus el.

O’Donoghue a fost departe de a fi un elev vedetă, iar fizica a fost cea mai proastă materie a sa. La jumătatea anilor de A-levels – cei doi ani de cursuri necesari pentru a intra într-o universitate britanică – a renunțat și s-a înscris la o școală profesională. A lucrat ca ucenic la o fabrică care construia circuite pentru acționările de ascensoare. Pentru a se proteja împotriva electricității statice, uneori trebuia să lucreze într-o cușcă de metal. „Și asta era ceea ce avea să fie viitoarea mea carieră”, a spus el. „Să stau într-o cușcă și să repar plăci de circuite pentru totdeauna”. A plecat și s-a angajat la un depozit, descărcând containere de 40 de picioare. A lucrat în frigider la o fabrică de lactate și a ajuns să locuiască într-o garsonieră mică, fără căldură și cu un tavan pe care și-l amintește ca fiind „ilegal de subțire”.”

La cea de-a 21-a aniversare, O’Donoghue și câțiva prieteni au decis să sărbătorească în Aberystwyth, un oraș universitar de pe coasta de vest a Țării Galilor. Era „săptămâna bobocilor”, începutul anului școlar. „Toată lumea a fost atât de prietenoasă”, a spus el. „A fost cel mai bun moment pe care l-am avut în viața mea”. A doua zi, a intrat pe internet pentru a afla cum să se înscrie la Universitatea din Țara Galilor, Aberystwyth. Întâmplarea a făcut ca un program în domeniul științelor planetare și spațiale să caute studenți cu medii neconvenționale – studenți mai în vârstă ca O’Donoghue.

La Aberystwyth, O’Donoghue a descoperit că îi plăcea cercetarea, îi plăcea să se uite prin telescoapele de zece inci din campus. Putea să le controleze de la distanță de la computerul de acasă, îndreptându-le spre partea umbrită a Lunii, și a stat treaz până târziu căutând lovituri de meteoriți. „M-am îndrăgostit de acea idee de a bea o ceașcă de ceai și de a sta toată noaptea într-un observator.”

Au ajuns să facă asta câțiva ani mai târziu, odată ce a fost admis la programul de absolvire a astronomiei de la Leicester. Terminându-și doctoratul, a plecat la Universitatea din Boston, unde a colaborat cu Luke Moore, de la Centrul pentru Fizică Spațială. Moore l-a ajutat pe O’Donoghue să-și dea seama cât de multă apă pierdeau inelele: între 952 și 6.327 de kilograme pe secundă. Mijlocul acestui interval ar fi suficient pentru a umple o piscină olimpică la fiecare jumătate de oră.

În 2017, O’Donoghue s-a mutat în Maryland pentru a lucra la Goddard, chiar în momentul în care nava spațială Cassini a făcut primele măsurători directe ale materialului care părăsește inelele lui Saturn. Cassini a fost echipată cu un analizor de praf cosmic, care a detectat gheață de apă în zona dintre inelele lui Saturn și atmosferă. În timp ce nava spațială zbura prin inele cu peste 75.000 de mile pe oră în timpul unui mare final epic – 22 de scufundări prin golul de 1.200 de mile lățime dintre planetă și inelul său cel mai interior (inelul D) – analizorul de praf cosmic a detectat compoziția, viteza, dimensiunea și direcția particulelor care au intrat în contact cu instrumentul. Hsiang-Wen Hsu, membru al echipei analizorului de praf cosmic de pe Cassini, a constatat că cantitatea de apă care părăsește inelele se potrivește bine cu cifrele lui O’Donoghue și Moore. Într-adevăr, inelele plouau.

Vecinii imediați ai lui Saturn – Jupiter, Uranus și Neptun – au și ei inele, dar sunt pitiți de cele ale lui Saturn în ceea ce privește diametrul, masa și luminozitatea. „Nu înțelegem cu adevărat de ce Saturn are acest sistem masiv de inele, iar celelalte planete gigantice nu au”, a declarat Moore. Într-adevăr, cercetătorii se întreabă acum dacă celelalte planete exterioare care nu au astăzi inele gigantice ar fi putut să le posede cu mult timp în urmă, dar în cele din urmă le-au pierdut. Acest mod cu totul nou de a gândi despre evoluția planetelor este doar una dintre cele mai spectaculoase implicații ale descoperirii lui O’Donoghue. O alta este aceea că inelele lui Saturn, cea mai seducătoare caracteristică a sistemului solar dincolo de Pământ, ar putea avea o vechime de până la zece milioane de ani – milioane sau chiar miliarde de ani mai puțin decât se credea până acum. Dacă primii strămoși comuni ai maimuțelor și oamenilor ar fi fost capabili să privească cerul nopții cu ajutorul telescoapelor moderne, este posibil să nu fi văzut inelele din jurul lui Saturn.

* * *

La 17 decembrie 2018, NASA a emis un comunicat de presă despre noua lucrare a lui O’Donoghue și Moore, care încorporează datele de la Cassini. Cu o cantitate de material în valoare de o piscină de înot care părăsește inelele la fiecare 30 de minute, O’Donoghue și Moore au estimat că inelele ar putea dispărea în aproximativ 300 de milioane de ani (mai mult sau mai puțin). Pentru a înrăutăți situația, Cassini Orbiter a descoperit, de asemenea, că materialul din inele se scurge în atmosferă chiar mai repede la ecuatorul planetei – mai mult în linie dreaptă, cu o rată de 22.000 de kilograme sau mai mult pe secundă. Aceasta este o estimare ridicată, dar dacă aceasta este o epuizare constantă – și nu este clar dacă este așa – combinând estimările privind ploaia de inele cu scurgerea ecuatorială dau inelelor o durată de viață viitoare de mai puțin de 100 de milioane de ani.

Coincident, ziua în care NASA a publicat comunicatul de presă a fost, de asemenea, prima zi a Saturnaliei, un festival antic în care romanii făceau sacrificii la Templul lui Saturn. Câteva zile mai târziu, a spus O’Donoghue, a văzut un videoclip pe YouTube, care avea deja mii de vizualizări, care făcea legătura între ploaia de inele a lui Saturn și extratereștri, arme nucleare, încălzirea globală, chemtrails și Rothschilds. „Este ca și cum, wow! Asta a escaladat rapid”, a spus O’Donoghue. „Uitați-vă bine la Saturn înainte de a fi prea târziu”, a avertizat cu obrăznicie revista Time, „pentru că își pierde inelele.”

O’Donoghue crede că dezvăluirile despre inele sunt suficient de impresionante fără a recurge la hiperbole. El remarcă faptul că studierea altor planete este o modalitate excelentă de a învăța despre legile naturii pe care nu le putem observa la fel de ușor pe Pământ. „Sunt ca niște laboratoare în spațiu”, a spus el. „Înțelegerea interacțiunilor extreme care au loc în altă parte ne face să verificăm fizica noastră pe această planetă”. Dacă până acum nu ne-am dat seama că dispare cel mai emblematic element din astronomia planetară, atunci ce altceva nu știm despre planete? Ce altceva nu știm despre propria noastră planetă?

În plus, descoperiri practice ar putea rezulta dintr-o mai bună înțelegere a câmpurilor magnetice – poate noi progrese în domeniul imagisticii medicale care să depășească cu mult imagistica prin rezonanță magnetică, sau dezvoltări la scara smartphone-urilor sau a panourilor solare. „Este doar o imensă rețea de informații”, a spus O’Donoghue. „Încă nu știi cum va deveni ceva relevant.”

Cu toate acestea, este greu de negat că oamenii sunt fascinați de Saturn din motive care nu au nimic de-a face cu descoperirile practice. „Voi susține că inelele lui Saturn sunt una dintre cele mai fantastice structuri pe care le poți vedea în sistemul solar”, a declarat Hsiang-Wen Hsu, din echipa analizatorului de praf cosmic. „La fel ca atunci când găsești o piramidă, pare atât de grandioasă, atât de spectaculoasă. Vrei să știi cine a construit-o, cum a fost construită și de ce a fost construită. Același lucru este valabil și pentru inelele lui Saturn.”

La începutul acestui an, O’Donoghue și soția sa, Jordyn, s-au mutat la Tokyo pentru ca el să poată începe o bursă la Agenția Japoneză de Explorare Aerospațială. În timpul liber, el creează videoclipuri animate de astronomie, care au peste două milioane de vizualizări pe YouTube. Acestea arată totul, de la înclinările și rotirile planetelor până la timpul real de care are nevoie o rază de lumină pentru a călători de la Soare la fiecare planetă. Una dintre animațiile sale are o durată de cinci ore și jumătate. Pentru O’Donoghue, simpla stimulare a sentimentului de „Wow! Știință!” este semnificativă. „Cred că oamenii au fost întotdeauna exploratori”, reflectă el. „Chiar dacă ar fi doar pentru divertisment, ar merita.”

.